地表一致性静校正量误差分析

第35卷第6期物探与化探Vol．35，No．6 2011年12月GEOPHYSICAL＆GEOCHEMICAL EXPLORATION Dec．，2011地表一致性静校正量误差分析尹奇峰，潘冬明，夏暖，李娟娟，胡明顺（中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116）摘要：目前，在生产中广泛使用的静校正方法几乎都是基于地表一致性假设的。

在地表复杂地区，地形起伏较大，低速带厚度和横向速度变化较大，地表一致性假设往往与实际地质情况不符，在这种情况下再运用地表一致性静校正，势必产生很大的误差。

笔者利用模型正演方法着重讨论复杂地区地表一致性静校正误差存在的原因及这种原因跟基准面、炮检距、低速带和基岩速度、低速带厚度、反射面深度等之间的关系，分析其变化规律，提出解决复杂地区静校正问题的建议，以期改进现有的静校正方法，达到减小误差的目的。

关键词：地震勘探；地表一致性；非地表一致性；静校正；正演模型中图分类号：P631．4文献标识码：A文章编号：1000－8918（2011）06－0785－04目前，在生产中广泛使用的静校正方法几乎都是基于地表一致性假设的，即认为地震波在震源处沿垂直方向入射，在检波点处沿垂直方向出射，某一地震道的静校正量只与炮点和检波点的地表位置有关，共炮点道集有着相同的炮点静校正量，共检波点道集有着相同的检波点静校正量，而与地震道的炮检距、地震波的入（出）射角等因素无关［1－5］。

基于这种假设的方法有相关法、广义线性反演法、非线性反演法等静校正方法、交互迭代静校正法等，这些方法对处理静校正问题取得了一定的成效［6－7］。

但是，在地表复杂地区，地形起伏较大，低速带厚度和横向速度变化较大，地表一致性假设不在符合实际地质情况，浅、中、深层反射波在接近到达地面之前路径是不同的，地震波经过低降速带所走的路程长度与反射波时间有关，这是非地表一致性模型，也就是所谓的“静校不静”问题［8－10］。

这些问题在实际处理中客观存在，消除或减少由此产生的误差对地震处理解释意义重大。

通过建立地表模型，笔者研究了复杂地区地表一致性静校正量随地表条件变化的规律，进行了误差分析，探讨了非地表一致性静校正方法。

1复杂山地不满足地表一致性假设的因素地表一致性假设使静校正问题本身得到了大大地简化，静校正量的求取也变得更加容易。

在地质条件简单的地区这种假设是合理的，虽然这样求得的静校正量和实际静校正量有一定的误差，由此造成的误差却不会过度影响生产需要。

但是，随着勘探地区向西部等地表条件复杂地区发展，这种假设显得越来越不合理，由此造成的误差也越来越大，这给静校正处理带来困难。

在地表复杂地区，这种假设不合理的原因主要表现在：（1）基岩常常出露。

基岩出露的地方近地表速度很高，导致地震波在低速带传播时传播方向差异很大，严重违背地震波在低速带内垂直传播的假设。

（2）地形大幅度起伏。

这种情况下，基准面的选取会成为一个难点，因为不论基准面选取在什么地方，都会使炮点和检波点与基准面高差比较大，造成比较严重的静校正误差。

（3）低速带速度较大。

在西部复杂地表地区，有些区域的低速带会有比较高的速度，而低速带速度越高，波在低速带中传播方向越偏离垂直入射假设，这样造成的静校正误差就越大。

这种情况下，同一检波点接收到来自不同反射层的地震波在传播路径上的差异较大，同一道中来自不同深度反射层的静校正量也有较大差异。

为了研究复杂地表地区对地表一致性的违背程度及这种违背对静校正量的影响，笔者从理论模型出发，研究分析基准面选取、低速带速度、低速带厚度、基岩厚度、基岩速度等不同的因素对地表一致性静校正误差的影响，总结复杂地区地表一致性静校正量的误差规律，为改进和获得复杂地区静校正方收稿日期：2010－10－08基金项目：国家重大专项（2008ZX05035）资助物探与化探35卷法提供参考［11］。

2基本公式图1为静校正量计算示意图。

图中实线所示为在地表一致性假设下地震波的传播路径，虚线所示为地震波的实际传播路径。

图1静校正量计算示意在地表一致性原则下计算所得静校正量为t 理，由地震波实际走时计算得到的静校正量为t 实。

两者计算公式为t 理=（H 准－H 入+H 准－H 炮）v 岩－（H 准－H 出+H 准－H 检）v 低，（1）t 实=t'反－t 反，（2）t 差=t 理－t 实。

（3）其中，H 炮为炮点高程，H 检为检波点高程，H 入为射线到基岩顶界入射点高程，H 出为射线到基岩顶界出射点高程，H 准为基准面高程，t 反为静校正之前根据模型正演得到的实际旅行时，t'反为将起伏地面校正到基准面之后根据模型正演得到的实际旅行时，t 差为两者所求得的静校正量的误差。

3模型计算建立不同水平层状模型，分析地表一致性原则下不同的因素对理论静校正量与实际静校正量之间误差的影响。

采用图2的水平层状模型作为基础模图2水平层状基础模型及射线追踪型，其中0刻度线处为地表，最大偏移距为3000m ，最深处达2000m 。

以下几个模型在此模型基础上变化参数。

模型一。

选取不同的基准面，比较基准面变化对静校正误差的影响。

模型参数：反射面深度1000m ，低速带厚度200m ，基岩速度3500m /s ，低速带速度1200m /s ，基准面变化从200 600m 。

误差结果见图3。

图3基准面变化对静校正误差的影响从图3中可以看出，基准面的选取对静校正误差的影响较大。

当基准面选取在－200m 附近区域，即基岩顶界面附近时，静校正误差比较小，其他基准面的位置偏离基岩顶界越大，静校正误差越大，而且随着偏移量的增加，静校正误差增加迅速。

当选取同一基准面时，静校正误差随着炮检距的增加而增加，但增加的趋势逐渐变缓。

模型二。

同一基准面，改变基岩厚度，比较反射面深度变化对静校正误差的影响。

模型参数：低速带厚度200m ，低速带速度1200m /s ，基岩速度3500m /s ，基准面选择基岩顶界面。

基岩厚度变化从800 2000m 。

误差结果如图4所示。

图4反射面深度变化引起对静校正误差的影响·687·6期尹奇峰等：地表一致性静校正量误差分析从图4中可以看出，当选择同一基准面的情况下，随着基岩厚度的增加，静校正误差逐渐减小，即随着反射面深度的增加，静校正误差逐渐减小。

在同一反射面下，随着炮检距的增加，静校正误差逐渐增加，但是增加的趋势变缓。

当煤层埋深变化或油藏时，这一点意义重大。

模型三。

改变低速带速度，比较低速带速度变化对静校正误差的影响。

模型参数：低速带厚度200m ，反射面深度1000m ，基岩速度3500m /s ，基准面选择基岩顶界面。

低速带速度变化从400 2000m /s 。

误差结果如图5所示。

图5低速带速度变化对静校正误差的影响从图5中可以看出，在选取同一基准面时，静校正误差随着低速带速度的增大而增加。

在同一低速带速度之下，静校正误差随着炮检距的增加而增大，且增大的趋势在逐渐变缓。

由此可以得出，在基岩出露和黄土塬等复杂地区，坚持地表一致性假设将带来较大误差和严重后果。

模型四。

改变低速带厚度，比较低速带厚度变化对静校正误差的影响。

模型参数：低速带厚度200m ，低速带速度1200m /s ，基岩速度3500m /s ，基准面选择基岩顶界面。

低速带速度变化从50 500m ，同时基岩厚度保持不变，为950m 。

误差结果见图6。

从图6中可以看出，在选取同一基准面，基岩厚度不变的情况下，静校正误差随着低速带厚度的增大而增加，且在同一低速带速度之下，静校正误差随着炮检距的增加而增大，但增大的趋势在逐渐变缓。

地表高程起伏较大或基岩顶界剧烈变化时，这一规律能起到很好的指导作用。

4结论通过分析以上几个模型对各种影响因素产生的静校正误差，得到以下结论。

图6低速带厚度变化对静校正误差的影响（1）地表一致性静校正方法产生的静校正误差，在同一炮里面，随着炮检距的增大而变大，且增加的速度逐渐减缓。

（2）由模型一可以看出，在同样的条件下，如果基准面选择在基岩顶界面附近静校正误差比较小。

由此，在实际资料处理中，可以从其他资料（如测井，小折射等）大致了解基岩顶界面的深度，尽可能将基准面选择在这附近。

（3）基岩速度和低速带的速度对静校正误差影响主要表现在两者的差异上。

在同一基岩速度下，低速带速度越大，静校正误差越大；在同一低速带速度下，基岩速度越大，静校正误差越小。

这种变化符合在地表一致性假设中关于地震波在低速带垂直传播的规律。

在基岩出露的地区，由于低速带速度加大而造成的静校正误差就会特别大，在这些地区要特别注意。

（4）基岩厚度对静校正误差的影响主要表现在随着反射面深度的增加，静校正误差会逐渐减小。

也就是说来自深部地震波的静校正误差比较小，而浅部的静校正误差比较大。

由此，可以考虑用非地表一致性静校正方法对浅部资料进行处理，而用常规的静校正方法对深部的资料进行处理。

这里考虑采用浮动基准面。

（5）地表一致性静校正方法求得的静校正量与实际的静校正量有一定的误差。

在某些情况下这些误差会达到比较大的数值，进而影响到反射波成像质量。

因而，在地表条件复杂地区有必要采取非地表一致性方法。

在非地表一致性方法不太成熟的情况下，应该对现在使用的地表一致性静校正方法进行改进，使其更适合复杂地表地区的情况。

5建议（1）采用浮动基准面。

在静校正中使用的基准面通常都是一个水平的基准面，由模型一可以看出，·787·物探与化探35卷地表一致性静校正量与真实的静校正量的偏差和基准面的位置有关，即基准面与炮点或检波点的高差越大，则该点处的静校正量与真实静校正量的差别就越大。

在地形起伏比较大的地区同一条测线的同一炮集内，地形的起伏可能达到几百米，不论基准面选在何处，它与炮点或检波点均存在较大高差，地表一致性假设造成的静校正误差就很难消除。

通过使用浮动基准面，可使基准面离地面点较近，能够在一定程度上减少地表一致性假设带来的误差。

（2）波场延拓表层模型静校正。

该方法利用反演得到的速度场和波动方程，将地震资料延拓到某个观测面，从而实现静校正的目的。

首先将炮集内的炮点和检波点延拓到高速层顶面，然后用替换速度填充高速层顶界到基准面之间的区域，再将炮点和检波点延拓到基准面上。

该方法是真正意义上的非地表一致性静校正方法。

（3）分块静校正。

由本文的模型可知，在近炮检距处，校正量与来自某一深度地震波的实际校正量之差随炮检距不同而变化较剧烈，但在远炮检距处这种变化较小，不会对成像造成影响。

因此可以考虑对不同的炮检距记录使用不同的炮点静校正量和检波点静校正量，从整体上减小因地表一致性假设带来的误差闭合。

这种做法需要从野外观测系统设计开始就考虑静校正问题，要根据前期的地质调查资料大致确定反射和折射界面的深度及上、下地层速度关系，并由此估计实际静校正量与基准面校正量差值的变化规律，确定差值变化较平缓的最小炮检距作为一个临界炮检距。