利用多项式拟合单炮初至作地表静校正.pdf

第3 0 卷第1 期 2 0 0 1 年i 月 中国矿业大学学报 J o u r n a lo fC h i n aU n i v e r s i l yo fM i n i n g ＆T e c h n o l o g y V 0 1 ．3 0 N o ．1 J a n ．2 0 0 1 文章编号1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 1 0 1 0 0 8 70 4 利用多项式拟合单炮初至作地表静校正 王辉，崔若飞 中国矿业大学资源与环境科学学院，江苏徐州2 2 1 0 0 8 摘要在地形复杂地区进行地震勘探，静校正是一个普遍的难题．针对常规静校正方法的不足， 提出了一种利用多项式拟合单炮记录初至时间作地表静校正的方法．根据地形起伏对反射渡到 达时间的影响和对初至时间的影响具有很大的相似性．通过拟舍单炮记录的初至时间，求取该炮 各道拟合初至时间与实际初至时间的差值，作为该道对应的地袁静校正量，然后再按常规方法进 行炮点校正、低速带校正．采用该方法对地形复杂地区的实际地震资料进行了处理，取得了较好 的效果 关键词初至时间；多项式拟合；静校正 中图分类号P 6 3 1 ．4文献标识码A 1常规静校正原理及其存在问题 静校正一直是地震勘探数字处理中的一个重 要步骤．它的目的是克服地表条件对时间剖面质量 的影响，以求真实地反映地下构造的形态和变化． 在地形复杂地区进行地震勘探．静校正直接影响到 地震剖面的质量和解释成果的可靠性．因此作好静 校正工作是至关重要的．静校正一般包括井深校 正、地形校正和低速带校正．它的主要原理是选择 一个具有同一海拔高度的基准面，然后把所观测到 的波至时间都校正为在基准面上激发、接收，且基 准面下不存在低速带情况下的波至时间[ 1 “1 图 1 ． 地表面 基准面 低速带底面 反射界面 图1 静校正原理示意图 F i g ．1P r i u c i p [ eo fs t a t i cc o r r e c t i o n 井深校正是把实际记录的波至时间校正到地 面激发的波至时间．校正量为 A T 一一_ 一r ， 1 口O 式中h w 为井深；r 值为井口时间m 为低速带中地 震波的传播速度． 地形校正是去除地形起伏对波至时间造成的 影响．校正量为 △7 ’n 一必， 2 V 0 式中h 。为激发点井口到基准面的垂直距离} h 为 接收点到基准面的垂直距离． 低速带校正是把波至时间校正到基准面下不 存在低速带时的波至时间．校正量为 A T * 一 订h 2 鲁】 象一孙 ㈤ 式中h ，为接收点正下方的基准面以下的低速带 厚度； 为激发点正下方的基准面以下的低速带 厚度m 为下伏地层的地震波速度． 由以上的几个静校正公式可以看出，它们需要 事先知道h o ，h n ，h ，，h 。，r ，矾，口，等参数的值．其中 h o ，h x 可由地表测量成果较精确地计算得出；r 值 由井口检波器直接测出，但往往有1 ～2r f i s 的误 差；而h 。，h 和矾则需要通过浅层折射等方法做低 速带调查勘测得出．根据野外实测经验，用浅层析 射等做低速带调查时，直达波斜率拟合的微小变动 收藕日■I2 0 0 0 0 5 1 5 基垒珥且，曲} 炭科学基金赍助项目 9 6 地1 0 1 0 4 作者■介。王W 1 9 7 0 ． ，女，山东省潍坊市人，中国矿业大学博士研究生t 工学硕士，从事地震勘探信号的处理与解释研究 ●r 一一一 万方数据 中国矿业大学学报第2 9 卷 均会使求取的低速带速度”。产生较大改变，进而 影响了低速带厚度的计算结果；n 可以通过浅层 折射得到，但仍存在上述斜率拟合的误差m 也可 从速度谱分析得出，但在静校正之前，不可能得到 准确的速度参数．并且野外的测量施工．对于高差 lm 左右的较小起伏一般是不予测量的，但在西部 一些地表速度仅为3 0 0 ～8 0 0m ／s 的沙漠覆盖区，1 m 左右的高差足以产生2 ～3m s 的误差，这对小断 层解释的影响是致命的．此外，考虑到野外施工效 率，在整个测区内进行浅层折射进行低速带调查是 不可能的．因此，常规静校正方法中存在着诸多不 准确因素。不可能得到精确的静校正量， 2 多项式初至拟合静校正 由于低速带厚度和速度的区域性变化对地震 记录上反射波到达时间造成的影响不会很大．尤其 是在相邻道或邻近的区域，不会影响小断层的解释 精度．所以，在同一个共中心点道集内，其时距曲线 的不规则性主要是地表高差起伏造成的．由于地表 地震波的传播速度很低，地形起伏的较小变化也会 引起地震波到达时间较大的改变，使波至时间跳跃 性很大，难以通过常规的静校正方法得到精确的静 校正量． 由野外的实际地震记录可知，虽然地表起伏对 某一道的渡至时间产生较大的影响，但对于整张地 震记录来说。其时距曲线的基本趋势是不变的．当 地表完全水平时，直达渡时距曲线为一近似的直 线，如果我们采用最t b _ - 乘方法对其进行拟合。就 去除了地表起伏对直达波波至时间造成的影响，如 图2 所示．由于地表起伏对直达波波至时间和对反 图2 多项式拟合初至时间原理 F i g ．2 P o l y n o m i a lf i t t i n gt h ef i r s tb r e a k s 射波波至时间的影响基本上是一致的，因此在拟合 单炮记录直达波时间的同时，也就去除了地表起伏 对反射波造成的影响． 多项式拟合的原理如下 对于每一张单炮记录，我们用计算机自动拾取 各道 z ， 直达波的初至时间 ￡， ，根据最小二乘原 理，可以找到一条曲线p 。 z 一4 。 a l x ⋯ a M 2 ”．使其与各已知离散点 z ，．f ． 偏差的平方和最 小，其中M 为多项式的阶数，由使用者指定，一般 在3 ～6 之间．该曲线满足 N ．- - ．1，N ．- - 1 芝 户。 ‘ 一t 。 2 哩{ 乏 户 z 。 一f 。 2 4 } 一O⋯l O 式中o 为单炮记录第i 道的偏移距；t 。为单炮记录 第i 道直达波的初至时间；N 为单炮记录的总道 数；中为所有M 次线性多项式的集合． 则拟合后直达波的初至时间为 f 。 P 。 z ． z 一1 ，2 ，⋯，Ⅳ ． 5 将各炮的拟合初至时间与实际初至时间相减， 就得到单炮记录各道的静校正量 A t ．一f 。一t 。 i l ，2 ，⋯，Ⅳ ． 6 该校正量与实际的静校正量是不同的，它只是 使单炮记录上因地形起伏引起的波至时间的跳跃 性变得平缓，以利于后续处理工作的进行． 3 实际地震资料处理 在实际地震资料处理过程中．我们首先拾取单 炮记录的初至时间，然后对其进行多项式拟合，拟 合后的时间与实际初至时间的差值就是该炮地各 道的地表静校正量．在单炮记录上，将地震各道提 升或下拉相应的采样点数，就得到去除了地表起伏 影响的单炮地震记录，如图3 所示．从图3 a 初至拟 合前的单炮记录可以看到，其右半排列的记录面貌 较好，反射波清晰，同相轴连续性好，而左半排列的 记录面貌则较差。尤其是中间部分，直达波的初至 跳跃性很大，反射波则几乎是杂乱无章的．经多项 式拟合初至时间以后，如图3 b ，其右半排列的反射 波更加清晰，记录面貌更好；而左半排列的反射波 连续性明显增强，原来杂乱无章的部分已出现较清 晰的同相轴，记录面貌有明显改善． 由于对直达波波至时间的校正采用的是多项 式最小二乘拟合，而不是人工拉直，因此它保留了 地表倾角缓慢变化的影响．对每一单炮记录都进行 初至拟合以后，再采用常规的静校正方法进行炮点 高程校正和低速带校正．由于第一步已基本去除了 地表起伏对波至时间的影响，所以在利用反射波数 万方数据 第1 期王辉等；利用多项式拟合单炮初至作地表静校正 据作速度分析时，就能够得到较准确的速度值，进 而可以得到较准确的静校正量，这样就较好地去除 了地表缓慢变化和地下低速带厚度、速度区域性变 化造成的影响．图4 为常规静校正处理的地震剖面 和经初至拟合处理的地震剖面．从图中可以看出， 0 E 叵1 0 0 苗 啦 蟮 驰 醛2 0 0 0 0 81 52 2 2 9 3 64 35 0 经多项式拟合初至作地表静校正以后，其叠加剖面 信噪比提高，反射波的同相轴连续性增强，对于一 些小构造的反映也愈加清晰．因此，利用多项式拟 合单炮初至作地表静校正其效果是明显的． 8152 22 93 64 35 0 共炮点道集 a 初至拟合前 共炮点道集 f b 初至拟合后 图3 单炮记录初至拟合前后对比 F i g ．3 C o m p a r i s o no ft h ef i t t e ds h o tr e c o r dw i t ht h eo r i g i n a l 4 9 5 5 6 l 6 7 7 37 9B 59 I9 71 0 34 95 56 l6 77 3 7 98 59 I9 71 0 3 地震剖面／C D P 曲常规静校正叠加剖面 地震剖面／C D P b 1 多项式拟舍初至静校正剖面 图4 叠加地震剖面对比 F i g ．4C o m p a r i s o no fs t a c k e ds e i s m i cp r o f i l e 但应注意，不同深度地层的反射波到达地面的 入射角不同，其对应的．静校正量也是不同的．将拟 合的单炮记录初至时间与实际初至的差值作为地 下反射波的静校正量，这在方法上存在误差．但与 常规静校正方法相比，由于地震波速度及低速带厚 度等参数不易准确求取，在地形复杂地区往往导致 更大的误差，因此在地形变化剧烈的情况下，利用 多项式拟合单炮初至作地表静校正方法有更大的 适用性． 4 结论 综上所述，采用多项式拟合单炮记录的初至时 间作地表静校正，其方法原理简单，计算量小。且有 较好的应用效果．对于野外的勘探施工，它不需了 解地形高差起伏的详细资料，只要测出大致趋势即 可，可以提高测量施工效率．总之，它是一种较新的 静校正方法，对于解决地形复杂地区尤其是沙漠地 区的静校正问题是卓有成效的． 参考文献 [ 1 ] 王彦春，余钦范．三维折射渡静校正口] ．石油地球物 理勘探，2 0 0 0 。3 5 1 { 1 3 1 9 ． [ 2 7 刘连升．约束初至拾取与初至波剩余静校正[ J ] ．石 油地球物理勘探，1 9 9 8 ．3 3 5 ；6 0 4 6 1 0 ． [ 3 ] 邓志文，魏修成．敦煌盆地库姆塔格沙漠静校正方法 [ J ] ．石油地球物理勘探．1 9 9 8 ，3 3 3 3 9 9 4 0 6 ． [ 4 1 郏鸿明．肖戈西．初至叠加相对静校正[ J ] ．石油地球 物理勘探，1 9 9 3 ，9 8 2 2 2 6 2 3 1 ． sm、屋鲁靶蜡础睦 钮u、叵留蜡驰鼯 万方数据 中国矿业大学学报 第2 9 卷 S t a t i cC o r r e c t i o nb yF i t t i n g F i r s tB r e a k so fD i r e c tW a v e sU s i n gP o l y n o m i a l W A N GH u i ．C U IR u o f e i C o l l e g eo tM i n e r a lR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n tS c i e n c e s ，C U M T X u z h o u ，J i a n g s u2 2 1 0 0 8 ，C h i n a A b s t r a c t ；S t a t i cc o r r e c t i o ni sad i f f i c u l tp r o h [ e mi ns e i s m i ce l c p l o r a t l o r ti nac o m p l i c a t e dt o p o g r a p h ya r e a ．T o o v e r c o m et h es h o r t c o m i n g so ft r a d i t i o n a ls t a t i cc o r r e c t i o n ，ai l e wm e t h o df o rs t a t i cc o r r e c t i o no ng r o u n ds u r f a c eb yf i t t i n gt h ef i r s tb r e a k so fd i r e c tw a v e su s i n gp o l y n o m i a lw a sp u tf o r w a r d ．B a s e do nt h ef a c tt h a tt h e i n f l u e n c eo ft o p o g r a p h yo nt h ea r r i v a lo fr e f l e c t e dw a v ei ss i m i l a rt ot h a to i lt h ef i r s tb r e a k s ，a n db yf i t t i n gt h e f i r s tb r e a k s 。t h ed i f f e r e n c eb e t w e e nr c a la r r i v i n gt i m ea n dt h ef i t t e dt i m ew a so b t a i n e d ．T h e nt h ed i f f e r e n c e w a su s e di nt r a d i t i o n a Is h o ts t a t i cc o r r e c t i o na n dl o w v e l o c i t y z o n es t a t i cc o r r e c t i o n ．T h ea p p l i c a t i o no f t h i s m e t h o di np r o c e s s i n gf i e l ds e i s m i cd a t af r o mc o m p f i c a t e dt o p o g r a p h ya r e ah a sg o tag o o de f f e c t ． K e yw o r d s f i r s tb r e a k s ；p o l y n o m i a lf i t t i n g ；s t a t i cc o r r e c t i o n 国家计委将实施“煤代油”计划 中国煤炭资源丰富而石油资源匮乏。自1 9 9 3 年我国再次成为石油进口国以来，每 年进口量都有所增长 今年预计达7 0 0 0 万吨 ，加之近期受国际油价持续上涨的影响， 我国将正式实施“煤代油”计划．有关部门首先将在云南先锋煤矿和陕西神府煤矿兴建 两个煤液化项目，总投资2 0 0 亿人民币．预计可年产2 0 0 万吨．目前，每进口1 吨石油 海关报价高达1 9 0 0 元，而采用煤液化技术，每吨石油的成本约1 5 0 0 元，此项目的经济 效益非常可观．按现有煤价和油价计算，6 年即可完全收回投资．据悉，拟在云南和陕 西实施的这两个煤液化项目具有地区示范的性质，随着市场和技术开发程度的加深，我 国其他类似地区的煤液化项目也将陆续启动． 中国矿业大学科技与产业通讯 万方数据