人机交互和全自动层析静校正技术的应用效果对比分析

复杂地表区地表起伏大,表层低速带横向变化大,静校正是此类地区地震资料处理的关键和难点。层析静校正方法利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,因不受地表及近地表结构纵横向变化的约束等优势在地震资料处理领域得到广泛应用。笔者针对人机交互和全自动层析静校正技术做了概要描述,并给出了两种技术的实现过程,结合鄂尔多斯北部工区的实际资料,开展初至拾取、反演模型、静校正量、反射波剩余量、叠加剖面、闭合误差和长波长静校正等应用效果的对比研究,论述两者在静校正应用效果上的优缺点和差异,为地震资料处理选择实用高效的静校正技术提供依据。     

基于近似真地表浮动面叠前深度偏移成像技术应用研究

常规基于水平地表假设的CMP浮动面处理方法不适用于准噶尔前陆冲断带复杂构造区成像。选择近似真地表浮动面并统一作为时间域和深度域处理面,从叠前时间域预处理包括优选近地表底界面,地表一致性近似真地表静校正,地表一致性双平方根动校正求取速度及剩余静校正,使时间域预处理到叠前深度偏移保持流程、参数的一致性。该基准面的选择使波场走时更接近实际传播路径,成像精度更高,地质构造准确。     

初至波层析反演表层速度的应用实践

与传统的静校正方法相比,初至波层析速度反演不受近地表结构变化的约束,可以得到准确的近地表速度模型。以山西某地活断层、新疆沙漠地区及瓦岗川地区的地震勘探为例,介绍了在地层埋藏浅、地表高程变化大或表层起伏小、但下伏老地层起伏大的情况下,可以利用拾取初至波旅行时进行层析速度反演,获得满足要求的速度模型;而对于近地表地形与下伏地层变化剧烈的复杂地区,其静校正需以初至波层析反演的表层速度作为初始模型,通过数据平滑等多次迭代处理,获得折射波静校正近地表模型,进而计算静校正量。实际应用表明,初至波层析速度反演可以广泛应用于沙漠、山地、沼泽和海洋等复杂地区的静校正工作。     

近地表速度建模研究现状及发展趋势

速度是反映地下构造和岩石物性的一个重要参数。近地表速度的精度直接影响勘探区域的地震资料静校正、速度分析以及最终成像的效果。目前常用的近地表建模方法和技术多基于高频近似的射线理论,不能满足当前近地表精细建模的需求。通过对微测井、折射波法、面波法、走时层析以及全波形反演等近地表建模技术的全面调研,总结了它们的适应性、优缺点及研究应用现状,指出联合走时层析与波形反演的技术方法在时间域分步骤、多尺度的反演策略是近地表高精度建模的有效手段和发展方向,能有效提高建模精度,适应高精度成像要求。该方法在近地表的矿产普查、工程物探、油气勘探等领域存在广泛的应用前景。     

层析反演静校正技术在鄂尔多斯盆地中黄土塬区的应用

层析静校正是一种非线性模型反演技术,它利用地震记录的初至波时间,根据射线追踪方法反演地表及近地表不同介质的速度模型,建立与其相对应的表层结构模型,在此基础上分别求取激发点和接收点的静校正值。鄂尔多斯盆地南部的黄土塬区,地形起伏大,低速带速度和厚度纵横向变化剧烈,常规静校正存在较大的局限性,通过采用层析反演技术,解决了单炮记录初至不光滑、有效反射波不清晰、同相轴连续性差等问题,与折射静校正相比,不但很好地解决了区内不同波长的静校正问题,而且克服了由低、降速带厚度、速度等因素引起的构造形态扭曲现象,较好地改善了剖面同相轴的连续性,使解释的构造形态更趋于合理。     

初至层析静校正在复杂山地三维地震勘探中的应用

随着地形高差增大、地貌单元多变、近地表模型复杂,目前被广泛应用的初至折射静校正的精度已无法满足精细勘探的要求。初至层析静校正技术,由给定的初始模型进行正演,用射线追踪方法得到初始模型的初至波,利用该初至波和实际拾取的初至波进行比较,计算地表模型的修正量,反复迭代求得准确的地表模型。山西省国阳新能股份有限公司二矿390水平九采扩区地表标高940～1100m,地貌单元复杂,在对该区资料处理时,利用初至层析折射静校正,经9次迭代计算后,真实地刻划出近地表模型。在二种静校正技术对比中,初至折射静校正不但近地表模型精度低于层析折射静校正,而且其叠加剖面精细程度也远低于层析静校正,如在初至折射静校正叠加剖面同相轴上呈现的凹凸形态,在层析静校正叠加剖面并无显示,且后者剖面的信噪比也比前者明显提高。     

基于CMP域的山地表层速度模型构建

对于山地地震勘探而言,地形起伏,不能直接使用Herglotz-Wiechert公式反演近地表速度模型,这里采用不同于前人在炮域处理的思路,而是在CMP域建立了一组基于CMP浮动基准面对起伏地表上的炮检对走时和偏移距进行校正的公式,首先用本文提出的公式去除起伏地表对初至波的影响,然后应用Herglotz-Wiechert公式快速反演地形起伏地区近地表速度模型。该方法采用地震反射波的CMP浮动基准面校正思路,包含三个关键步骤:①产生CMP浮动基准面;②实测时距曲线的校正;③计算射线参数和速度-深度函数的计算。此方法无需射线追踪,无需初始模型,计算速度快,反演得到的模型具有和地震数据相同的水平分辨率,该模型可用于计算基准面静校正量,或用于叠前深度偏移速度场的表层建模,也可以作为回转初至波层析反演或全波形反演的初始模型。     

射线层析静校正

在地形起伏剧烈和表层速度横向变化较大的地区,做好野外静校正是取得高质量叠加剖面的重要一步,而确定表层低速带速度是做好静校正的关键。常规的方法在复杂近地表条件下很难求得正确的低速带速度和静校正量。国内外现在都利用层析成像技术由初至波的到达时反演表层低速带速度并求得静校正量。作者在查阅相关的资料后对层析静校正中确定表层低速带速度结构环节中的射线追踪分类作一总结。     

层析反演静校正

表层模型层析反演是一种非线性模型反演技术,它利用地震初至波射线的走时和路径反演介质速度结构,不受地表及近地表结构纵横向变化的约束。根据正演初至时间与实际初至时间的误差,修正速度模型,经反复迭代,最终达到要求的误差精度。求取静校正时采用射线法计算炮点到检波点的旅行时,从而得到基准面校正量。     

旅行时差值曲线方法在时间项反演中的应用

因对初至旅行时层数的确定和拐点拾取存存不确定性．导致时间项反演方法在近地表复杂区建立的速度模型精度不高,静校正效果不理想。对此提出了利刚旅行时差值曲线方法进行层数确定和拐点拾取。理论分析认为,运用旅行时差值曲线方法时,应尽餐选择相邻的激发点。通过对三层近地表速度模型进行射线追踪。得到初至旅行时,根据其旅行时曲线初步判定层数,再运用旅行时差值曲线进一步确定层数。观察时间项反演速度模型,其与近地表速度模型较接近,经计算反演速度模型与设计的近地表速度模型之间的均方根误差仅为0．95m,可见该方法可有效提高时间项反演的精度。     

多项式的井间地震速度场反演方法

基于契比雪夫多项式的旅行时反演方法,不需进行入射角扫描,首先用多项式表示出深度和慢度,计算出从源点到接收点的旅行时间,通过与实际时间的误差修改模型参数,经过反复迭代,最终得到地下复杂构造的界面形态和速度变化。与网格化速度反演方法相比,计算的未知数少,对初始地质模型的依赖性小。模型试算表明,在初始地质模型与实际地质模型差别较大时,仍能取得比较好的反演结果。     

复杂地表条件剖分析射法静校正处理方法探索

通过分析在复杂地区使用常规静校正处理方法所暴露的问题，提出采用折射波垂直剖分法对地震资料进行静校正。首先建立近地表折射波剖分模型，用等问距或不等间距的垂向网格把折射波分成若丁个单元，每个单元的折射波速度近似为一常数，而不同单元间速度的变化则反映了整个近地表层速度的横向变化。在实际应用时可利用多张单炮记录相关正交求解速度。     

密集线性台阵地震背景噪声速度成像及其在湖南沃溪金钨锑矿勘探中的应用

多道面波分析技术在近地表勘探领域有着广泛应用,准确的提取频散曲线成为面波勘探成像的关键。文章介绍了一种新的地震背景噪声互相关面波频散成像方法——拓距相移法。该方法在传统相移法的基础上,利用阵内相移对小孔径范围的面波中高频信号进行提取,并利用阵外相移对大孔径范围的面波中低频信号进行提取,然后将两部分频散曲线融合从而得到更宽频带的面波频散曲线用于地下速度结构的反演。该方法在保证对近地表结构进行较高分辨率成像的同时,大大增加对深部结构的有效约束。2019年9月到10月期间,作者在湖南沃溪布设了8条密集测线,进行了1个月的地震背景噪声数据采集,并利用上述拓距相移法提取了0.1~2 s的瑞利面波宽频带相速度频散曲线。通过初步反演其中3条测线的背景噪声数据,获得了该矿区深度2.5 km以浅的地震横波速度结构。经与已知地质资料比对,160测线的地震横波速度反演结果与断层、岩性分界面及矿脉有着较好的对应关系,表明获得的沃溪矿区地震横波速度结构较好地反映了控矿构造、岩性分界以及矿体的分布位置等信息,为该区中—深部找矿提供了重要依据。该研究利用实际数据检验了拓距相移法的有效性,为今后深部找矿提供了一个有效的高精度成像方法。     

甘肃省陇东地区黄土塬地区煤田地震勘探技术方法探索

甘肃陇东地区是典型的巨厚黄土覆盖区,黄土层厚度高达200多米,多次波发育,地震反射波能量极弱,信噪比低,处理中静校正问题较为突出。为保证目的层反射波的能量和高频信号,采用了多井大药量组合激发方式及5个60Hz检波器串接组合接收方式,排列采用大偏移距,以克服近道面波及声波的干扰。资料静校正选用浮动基准面静校正及初至折射静校正,选用了多道统计的地表一致性反褶积,以保证空间上各地震反射道之间的均一性。通过上述技术措施,取得了比较理想的地质效果,基本解决了巨厚黄土覆盖区有效波能量不足及资料处理中的难题。     

基于拟Hessian梯度预处理算子的勒夫波全波形反演研究

构建近地表横波速度模型是煤田多分量地震资料处理的重要环节。相较于面波多道分析法,全波形反演在构建近地表横波模型中具有更高的分辨率。然而,在基于梯度的全波形反演中,由于地震记录频带有限、波场的非均匀覆盖以及双重散射等原因导致梯度算子不随深度的增加而缩放,模型深部参数得不到明显更新。目标函数的Hessian算子包含曲率信息,可清晰预测梯度算子中的焦散现象及双重散射产生的伪影,因此,逆Hessian算子则可作为反卷积算子实现对梯度的预处理,加强对模型深部的照明能力。然而Hessian算子具有巨大维度,对其显式计算十分困难。基于此,借鉴逆散射理论的思想,给出勒夫波全波形反演目标函数的拟Hessian算子的表达式,并提出一种梯度预处理的全波形反演方法。将该方法分别应用于断层模型、凹陷模型以及起伏界面模型的重构试验,反演结果表明:与传统的共轭梯度全波形反演方法相比,基于拟Hessian算子的预处理共轭梯度方法可加快收敛速度,提升成像质量。      

多信息多技术深度速度建模技术在复杂构造中的应用研究

中国西部等复杂区的油气勘探潜力较大,但地质条件复杂,造成常规偏移成像的精度不够,给解释带来了诸多困难。根据其地质特点,围绕高精度成像的需求,开展高精度速度建模技术研究,形成了配套的技术策略,为其进一步改善复杂区的成像精度,落实勘探目标奠定了基础。在该配套技术中:基于真地表的速度建模技术可以通过真地表数据准备来解决现有大圆滑偏移基准面对成像波场的改变、初至层析近地表建模技术的应用弥补了反射建模技术在近地表应用的不足、多信息约束速度建模可提高速度模型的可靠性、各向异性假设的成像技术更加接近复杂构造地下介质的假设,这些技术的配套应用可以有效提高复杂区成像位置的精度和准确度。在实际资料中的应用充分说明该技术的有效性。     

面波勘探及其在沙漠地区表层地质结构调查中的应用

反射波地震勘探中面波常被视为干扰波而加以去除 ,但它却包含了丰富的有用地质信息 ;面波勘探在地形及地质条件复杂的沙漠地区浅层地质结构调查中独具优势。介绍了在新疆准噶尔沙漠地区应用面波勘探进行地层地质结构调查的技术方法及其成功实例。由于合理地选取了采集、处理参数 ,面波勘探深度超过 2 50 m,取得了满意的勘探效果。     

利用正演模拟实现面波衰减

瑞雷波是分布在自由表面附近的P-SV面波,具有强振幅、低频、频散的特征,常用于工程物探,而在油气勘探及深部探测中常作为一种"干扰"波,会影响地震资料的信噪比,需要将面波净化处理。为实现面波衰减,本文将工程物探方法和石油物探技术相结合,通过面波频散曲线反演获得高精度的近地表模型,在三维近地表横波速度模型基础上进行面波正演,利用面波模型自适应匹配相减的方法将其减去,在不伤及有效波的情况下将面波的影响降至最低,一定程度上避免了常规面波衰减方法伤及有效波、损失低频弱信息、导致资料有效频带变窄、对地震构造解释及反演造成负面影响等缺点。最后应用实际数据验证了本研究方法的有效性。     

地表复杂地区的资料处理

山西晋城煤业集团的赵庄矿大巷区,地处太行山西麓中低山区,区内大面积黄土覆盖,局部基岩裸露,地表庄稼、林木较多,建筑物较为密集,浅层地震地质条件较为复杂。对该区原始资料运用了静校正、干扰波去除、反褶积测试、精细速度分析、偏移成像、修饰性处理等处理技术,较好地解决了地表高差问题、增强了有效信号,剖面的信噪比明显提高。处理后的剖面构造形态清晰可靠,层位接触关系清楚,波组特征明显,较好地解决了煤矿采区地质构造问题。