地震勘探之速度分析和静校正

§4.1 概述
速度是叠加的关键参数。 获取地震波速度的两种测量方法： 一、 声波测井的直接测量法； 二、 地震勘探数据的间接测量法。 地震勘探中有关速度的概念：层速度、平均速度、均方根 （rms）速度、瞬时速度、相速度、群速度、动校正（NMO） 速度、叠加速度和偏移速度等。 层速度为两个反射界面之间的平均速度，一定岩石组分岩 层的层速度受以下几种因素的影响： （1） 孔隙形状； （2）孔隙压力； （3）孔隙液体饱和度； （4）围压 （5）温度
tNMO t(x) t(0) ，通过方程可计算出 NMO 速度，
NMO 速度一旦估算出来，炮检距对波至时间的影响就能通过校正加以消除，把经过动 校正之后的道集中所有地震道加在一起，就获得特定位置 D 点的 CMP 道集。 双曲线时移校正的数值方法：根据原始 CMP 道集中 A 的振幅值找出动校后道集上
二．水平层状介质的动校正
§4.2 动校正
（4.2.3）
对于常速层状介质，地震射线从震源 S 至深度点 D 然后返回接收点 R，地面 中点在 M, 炮检距为 x。旅行时方程可表示为：
t 2 ( x ) C0 C1 x 2 C2 x 4 C3 x 6
2 2 式中 C 0 t (0), C1 1 v rms , C 2 , C 3 是地层厚度和层速度的复杂函数。
§4.2 动校正
四．单个倾斜地层的动校正 对于倾斜层，中点M不再是深度点D 在地表的投影。SDG
t ( x ) t (0) x cos v
2 2 2 2
2
v NMO v cos
上方程也是双曲线方程，但NMO速 度是介质速度除以倾角的余弦。
§4.2 动校正
四．单个倾斜地层的动校正
2 t 2 ( x ) t 2 (0) x 2 v rms
（4-5）
省略高阶项的误差
浅层同相轴t（0）=0.8s和t（0）=1.2s只是在大炮检距处有少许差别，通过省略 高阶项，可用小排列双曲线方程近似求出水平层反射时间。
三．动校正拉伸—动校正结果出现频率畸变，同相轴移向低频，尤其对 浅层的大炮检距。 主周期为 T 的波形经 NMO 动校之后拉伸为 T ， T 比 T 大，拉伸量为：
本章讨论的是方法二——根据地震数据来估测速度 的间接测量法。 估测速度需要共中心点（CMP）记录所提供的非零 炮检距数据。利用估测出来的非零炮检距时差的校正 速度，把记录到的数据体（在中心点-炮检距-时间坐 标中）压缩为零炮检距的叠加剖面。
一、动校正速度 二、速度分析方法 三、静校正 四、水平叠加
第四章 速度分析、动静校正和叠加
本章主要由以下几部分组成： §4.1 概述 §4.2 动校正 §4.3 速度分析 §4.4 静校正 § 4.5 水平叠加
§4.1 概述
叠加是地震常规处理三大核心技术之一，其目的是压制 随机干扰、提高地震信噪比。 与叠加技术相关的研究内容： 速度分析－为叠加提供最佳叠加速度。 动校正－消除炮检距对反射波旅行时的影响。 静校正－消除地表起伏和低降速带的变化对反射波旅行 时的影响。 高质量的动、静校正是获取最佳叠加剖面的基础。 （静校正） 速度分析 动校正 叠加
§4.2 动校正
一、单个水平地层的动校正 二、水平层状介质的动校正 三、动校正拉伸 四、单一倾斜地层的动校正 五、任意倾斜层状介质的动校正
一、单个水平地层的动校正 共中心点道集地震波旅行时方程为：
t 2 ( x ) t 2 (0) x 2 v 2
（4.2.1）
式中，x 是震源与接收点之间的距离（偏移距） ，v 是反射界 面以上介质的速度，而 t（0）是沿垂直路径 MD 的双程旅行 时。注意深度点 D 对地面的投影，与中心点 M 重合。这只 有当反射层是水平的情况才如此。
四．水平叠加 水平叠加是将 CMP 道集记录经 NMO 动校后叠加起来，目的是压 制随机噪音，提高地震信噪比。 注意：叠加和偏移所要求的速度未必相同。 沿单斜反射层倾向所接收的地震数据，它的叠加速度是反射层以 上介质的速度除以反射层倾角的余弦，而偏移速度则是上覆介质自身速 度。简言之，叠加速度与倾角有关，而偏移速度与倾角无关。
Levin把该结论推广到三维（ 3-D）空间倾斜界面， NMO速度不仅依 赖界面倾角，而且依赖炮-检布排方位： 1
（4.2.9） 方位角是实际剖面方向与构造倾向的夹角（图4-14），视倾角的定义
vNMO v (1 sin 2 cos 2 ) 2
为：
sin sin cos
x 1000m
123 28 5 1 0.2
x 2000m
312 89 20 4 0.8
0.25 0.5 1 2 4
2000 2500 30ห้องสมุดไป่ตู้0 3500 4000
表 4-2 列出用表 4-1 中速度关系所导致的动校正拉伸， 用频率变化百分比表示。 可见拉伸主要限于浅层和大炮检距，譬如一个 t (0) 0.25s ，主频 30Hz，炮 检距 2000m 处的同相轴，经 NMO 动校后，主频移到了近 10Hz。 切除量：拉伸量 50%－100%以上，在不造成质量下降的情况下尽量多保留 CMP 道参与叠加，通常要兼顾信噪比（S/N）和切除，采取折衷。
t ( 0), s
0.25 0.5 1 2 4 NMO 值越小。
v NMO , m / s
t NMO , s
x 1000, m
x 2000, m
2000 2500 3000 3500 4000
0.309 0.140 0.054 0.020 0.008
0.780 0.443 0.201 0.080 0.031
3．多层水平反射层：
时距曲线近似于双曲线，小炮检距时的近似程度比大 炮检距时高，此时某个水平反射层的NMO速度等于该 反射层上覆介质的rms速度。
4．多层任意倾斜反射层：
只要倾角不大，分布不广，仍可用双曲线近似。 NMO速度与叠加速度的差别： NMO速度依据的是小排列双曲线形状分布旅行时间； 叠加速度依据的是与整个排列长度数据拟合最好的双曲 线。
§4.2 动校正
未切除时，CMP的浅层部分可见一个低频的拉伸带
§4.2 动校正
另一种选择最佳切除带的方法是逐步 叠加，如图示，（a）是未做切除的动 校正后的CMP道集， 最右边的叠加道与输入CMP道集 中的最右边的道相同，从右向左第二 道是最接近炮点的两道的叠加，依此 类推，从右至左叠加次数逐步增加， 到最左边的叠加道即为该CMP道集中 全部道的叠加，得到(b)图，显示它的 切除带，上方区域要切除。 (c)图是对（a）做不合适切除后的 结果； 切除太多是不利的，因为大炮检距是 压制多次波所必需的数据。
4、速度谱法 原理：测量速度与零炮检距双程旅行时间信号 的相干性； 基本做法：沿着双曲线轨迹在一个小时窗内 计算CMP道集信号的相干关系。在速度谱上根 据有用同相轴出现的时间，挑选出产生相干性 最高的速度函数，作为叠加速度。 补充： 最大炮检距x的范围： 石油上， x<1.5H (H为目的层深度) 煤田上, x<0.8H 入射角范围: 250 450
三．静校正 地表起伏和（或）近地表速度的变化所造成的静态时移会使水平层 状介质中的反射波时距曲线偏离双曲线。对这种时移所作的校正称为静 校正。 1．野外静校正：在野外对估计出来的风化层和高程变化所做的初 步校正称为野外静校正。 2．剩余静校正：野外静校正后，在地震数据中仍然残留有各种剩 余静态时移，通常在叠前必须估计出这类剩余静态时移值，并在 CMP 道集中加以校正。这种校正称为剩余静校正。 区域速度函数或速度分析－>初步 NMO 动校－>估计剩余静校正量， 进行剩余静校正－>重新进行速度分析（提高所拾取的速度质量）－> 叠加－>再进行剩余静校正…。这是一个多次迭代过程。
一．动校正速度 反射波时距曲线上非零炮检距道上的波至时间与零炮检距道上的时间 之差称为该道的正常时差（NMO） 。 为了校正正常时差所用的速度称为动校正（NMO）速度。 几种常见情况下的动校正速度分析： 1． 单个水平反射层： 时距曲线是一条双曲线，NMO 速度等于该反射层上部介质的速 度。 2． 单个倾斜反射层： 时距曲线也是一条双曲线，NMO 速度等于该反射层上部介质速 度除以反射层倾角的余弦。
' '
f f t NMO t (0)
（4.2.6）
其中 f 是主频， f 是所引起的频率变化， t NMO 由方程（4-2）给出。 影响：大炮检距上波形拉伸将严重损害浅层同相轴叠加效果 解决办法：切除
表 4-2 NMO 拉伸
t ( 0), s
v NMO , m / s
§4.2 动校正
f f (% )
由上表可见，NMO 值随炮检距递增，随深度递减，同时，速度越大，
只要在动校正中采用正确的速度，就能校正不同炮检距的双曲线影响。如果采用的 速度不正确，双曲线就会出现不同的校正结果： 如果所用速度高于介质速度（2264m/s） ，双曲线不能完全拉平，称为欠校正。 如果所用速度低于介质速度，双曲线上翘，称为过校正。 能使该道集的反射曲线拉得最平的速度就是叠前最佳动校正速度。对于一个水 平反射界面，该速度就等于它的上覆介质速度。
右图2是一个共中心点道集 （CMP），也代表一个共深度点 道集（CDP）（在这个CMP道集 中的所有道都来自同一深度点的反 射。）图中偏移距范围为0~3150m， 道距50m。反射层以上的介质速度 为2264m/s。
给定偏移距上的双程旅行时 t（x）与零偏双程时之间的差称作动态时差 NMO。 即：
由此定义重写（4.2.8）式的NMO速度：
（4.2.10）
（4.2.11） 该式与适用二维（2-D）界面几何关系的（4.2.8）式形式相同，但式 （4.2.8）中所用的是真倾角，而（4.2.11）式中所用的是视倾角。
v NMO v cos
当倾角不超过16o时，速度比几乎不变； 倾角为16o时，叠加速度与真实速度相差 4%。
43nmonmo速度单个水平层水平层状地层单个倾斜层多个任意倾斜层反射界面以上介质的速度由小排列给出的均方根速度函数界面以上介质速度被除以倾角的余弦由小排列小倾角定义的均方根速度函数43速度分析二速度扫描三常速叠加法四速度谱五影响速度估算的因素六层速度分析43速度分析动校正时差是确定速度的基础再用确定的速度反过来进行动校正从而使cmp道集上的地震道在叠加前对齐
但是，通常认为这两种速度是相等的。
二．速度分析方法 建立在双曲线假设基础之上的常规速度分析方法： 1． t x 法
2 2
反射波时距曲线方程在 t x 平面上表现为线性方程， 是一条直线。
2 2
2 2 因此，从 t x 坐标中的最佳拟合直线可估计出零炮检距上的反射波时
间和该反射波的叠加速度。 2．速度扫描法 该方法是应用一系列常速度值在 CMP 道集作动校正， 并将结果并列 显示，从中选出能使反射波同相轴拉平程度最高的速度作为 NMO 速度。 3．常速叠加（CVS）法 取测线的一小段，用一系列常速度值作叠加处理，不同的速度叠加 成不同的叠加图象，称为 CVS 图象。从 CVS 图象中取出获得最佳叠加 的速度为叠加速度。
总之，不论2-D或3-D，倾斜层的NMO速度跟倾角有关。 高速水平地层跟低速倾斜层在炮检距时差上可以完全相同

五．任意倾斜层状介质的动校正
t NMO
2 2 x t ( x ) t (0) t (0) 1 1 v t ( 0 ) NMO 1
（4-2）
表 4-1 已知速度， 对应不同炮检距 x 和零炮检距双程时间的 NMO 校正值
A
的振幅值。
给定 t（0） 、x 和 v NMO 值根据方程算出 t（x） 。假定算出的是第 250.75 个样点的振幅， 那么，必须采取相邻的整数点上的振幅值通过内插或抽样定理来计算该时刻的振幅。
把t(x)处的振幅记为A，它在对应炮检距上，该振 幅映射到输出的整数样点t(0)处，记为 A'
由 t ( x) 对 t (0) 的时差给出该 NMO 动校值：
深度点 D 的均方根速度定义为： v
2 rms
1 N 2 vi ti (0) （4.2.4） t (0) i 1
i
此处 ti 为第 i 层的双程旅行时间： t (0) t k 。
k 1
比较可知，对于水平层状介质， 若排列近似为小排列（炮检距小于深度） ， 则 NMO 动校速度等于均方根速度。即：