长偏移距地震数据最优化动校正方法研究

长偏移距地震数据最优化动校正方法研究
摘要
动校正是地震资料处理过程中关键步骤之一，其精确性直接影响水平叠加能否对于干扰波进行有效的压制，同时它也速度分析的手段。

关键词:大炮检距；6次NMO校正；精度；截断误差；地震数据
前言
利用超大偏移距地震勘探加大覆盖次数和获得主要目的层的广角反射信息，是海上数据采集的常用方法。

在常规地震资料处理中，由于大偏移距的反射信息不符合双曲线规律，用常规动校正方法会出现过动校正和拉伸等问题，常常被切除掉，即使不切除，由于同相轴无法校平，还是无法获取较好的叠加剖面。

在高屏蔽区，由于存在高速层，导致多次波发育，深部信号弱，常规的地政勘探方法很难获得深部地震信息。

在这种情况下，为获得深部地层反射信息，增加排列长度往往是一种重要的手段，但这又会造成地震波场复杂，地震波类型增多，炮检距增大各向异性特征明显等问题，导致常规2次动校正精度较低。

因此，要建立新的高阶项方程才能完成大炮检距地震数据的NMO校正，并且在新的方程的基础做还相位较正和归位，才能完成深部成像和地震振幅特征分析。

常规2次项NMO校正假设炮检距/深度比值相对较小，并且射线路径为直线，但随着大排列地震勘探广泛采用，常规2次NMO校正来计算时距曲线已不能满足精度要求。

在小炮检距情况下，常规的2次项NMO校正可以通过对双曲线做近似的高次项{4次、4次}展开式来提高计算精度；在大炮检距情况下，高次方的截断效应明显，误差增大，因此用常规2次动校正来近似进行速度分析、A VO研究和CMP叠加是不合适的。

在炮检距与深度比值较大的情况下，简单的阶段往往会引起很大的旅行时误差，为了得到大炮检距的高精度旅行时近似值，提出了优化6次大炮检距NMO 校正方程，并且从理论数据对比了2次、4次、6次和优化6次方程计算的NMO 校正结果，起优化6次NMO校正结果更准确。

能有效改善分辨率和连续性，为人们在解决超长排列的NMO时提供一种选择。

1动校正原理及其实现
常规动校正是利用DIX公式求取反射子波各点相对于自激自收道延迟时间来计算动校正的，对于大偏移距的地震资料，如果采用DIX公式对数据进行动校正会出现远道（偏移距大于地层深度的道）过校和严重的子波拉伸，为了消除这些影响，常规动校正过程中往往切除产生畸变的远道，但这会减少覆盖次数，降低地震资料的信噪比，会对后续的处理产生不利的影响。

在水平叠加中，动校正处理是针对共反射点道集的。

它把炮检距不同的各道上来自同一界面同一点的反射波到达时间经正常时差校正后，校正为共中心点处的回声时间，以保证在叠加时它们能实现同相叠加，形成反射波能量突出的叠加道。

动校正前后反射时距曲线
动校正处理中需使用速度参数，对于水平层状介质来说，如果选用的速度正确，反射双曲线能校正为直线，叠加各道能同相叠加。

如果所用的速度过大会使校正不足；反之，所用速度过小，则导致过校正。

这两种情况不能保证在叠加时实现同相叠加。

动校正的实现分为二步：动校正量的计算和根据动校正量进行的校正。

（一）动校正的计算
动校正量的计算可利用下式
（3-1-1）
式中的为共中心点处第个界面一次反射波的回声时间，式炮检距为的第道上第个界面一次反射波的到达时为时刻的速度，N式共反射道集的总道数。

由公式可以看出，动校正量既是的函数，又是的函数。

对于任一道来说，深，浅层反射波（不同）的动校正量不同，即动校正量随时间而变。

这就是动校正中所谓“动”的含义。

当然，炮检距的改变也会引起动校正改变，即动校正量还随空间位置而变。

2.大炮检距地震资料的动校正方法
常规动校正中动校正量的计算时利用DIX双曲线公式求取反射子波各点相对于自激自收道初至的延迟时间，但DIX公式的应用有两个前提：各向同性层状介质；中，近炮检距检波排列。

对大炮检距地震资料进行常规动校正处理，利用DIX公式实际上是忽略了高次项时距关系函数泰勒展开式[5],进行大炮检距地震资料得动校正时，必须考虑高次项，Bolshix,Taner,Koehler给出了包含高阶项
时距关系函数泰勒展开式；Castle则提出了平移双曲线。

DIX双曲线公式
（3-3-1）
式中：t为地震波射线旅行时；t0为地震波双程垂直传播时间；x为炮检距；Vmax为均方根速度。

高阶拟合公式
（3-3-2）
其中
式中：为第k层中地震波旅行时；为第k层层速度；为层间垂直旅行时对层速度的加权值。

平移双曲线公式
（3-3-3）
其中
有关理论的分析
对于水平层状介质，其双程旅行时方程可近似地表示为
（3-3-4）
其中
而
式中：x为炮检距；为泰勒展开式系数；为第i层层速度；为第i层厚度。

从速度分析精度和NMO校正来看，式（3-3-4）可以阶段成2次项，4次项或6次项的更高阶方程式，并且次数越高，精度越高。

但不论截断次数有多高，截断误差都不可避免。

为了便于说明，对式（3-3-4）做如下定义
（3-3-5）
（3-3-6）
式（3-3-5）为2次项方程，式（3-3-6）为4次项方程。

式（3-3-6）可用Tsvankin 等提出的优化方法表示为
（3-3-7）
其中
（3-3-8）
理论分析表明，采用式（3-3-7）优化方程能明显改善校正结果。

由于高于6次的截断计算工作量大，实际上不实用的。

因此，把级数展开到6次项，考虑到高于6次项的影响，可以把（3-3-2）式改写为：
（3-3-9）
式中，cc为参数。

修正的第6次项把高于6次的影响在内，称上式为优化6次NMO校正方程。

第四章模型试验
下面用合成模型来验证式（3-3-9）的效果，该模型共有3个反射水平层，其深度和速度如图（1）所示，=1500m,=1000m,=1000m,速度是随着深度的增加而逐渐递减，从＝3500m/s到＝2000m/s;图（2）是由模型图（1）生成的单炮记录，其偏移距为50m，最大偏移距为7050m，共有350道记录，道间距为20m。

此单炮记录即为模拟的大偏移距的野外记录，对该模拟记录分别用2次项、4次项、优化6次项的动校正方程做动校正，常规2次动校正如图（3）所示，4阶动校正如图（4）所示，优化6阶动校正如图（5）所示，考虑到广角动校正只在大炮检距处效果比较明显，所以在校正模型数据时只显示2300ms到3500ms的相位。

校正后的结果如图所示：常规2次项动校正图（3）在近炮检距处可以很好的满足精度的要求，而在大炮检距处出现数据校正过量。

4次项动校正图（4）在近炮检距处也得到了较为满意的结果，而在大炮检距处出现数据校
图（1）模拟地层模型
图（2）由图（1）模型得到的炮集记录
校正不足，但常规2次动校正结果在3080m后开始出现校正过量现象，偏离水平位置，4次项动校正结果在4080m处开始出现数据校正不足，即开始偏离水平位置，很显然，常规2次项动校正相比较，其校正效果要好的多。

优化6次项动校正图（5），可以从图（5）看出，在大炮检距处其数据校正效果相对于常规2次项、4次项动校正效果得到了明显的改善。

在优化6次项动校正剖面图上可以看到：在大炮检距处也出现了轻微的数据校正估量现象，但其精度显然要高于图（3）和图（4）。

图（3）常规2次项动校正结果
图（4）4次项动校正结果
图(5) 优化6次项动校正结果
结论
常规的2次项、4次项动校正方法均存在校正不足或校正过头的问题，本文中提到的优化6次项动校正方法可以进行较高精度的大偏移距的地震数据动校正。

合成记录处理结果表明，优化6次项动校正可使地震同相轴在不同炮检距处更具相关性，避免混波现象，使叠加剖面的分辨率和连续性均有改善，从而提高地震资料的成像质量，提高地震资料的分辨率，特别是海上偏移距较大的地震资料的分辨率。

参考文献
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地质出版社，1985年
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石油地球物理，2003年12月
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［5］薛冈等，大炮检距地震资料动校正方法比较。

石油地球物理勘探，2003年4月
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［9］何汉漪，海上地震资料高分辨率处理技术概论，海上地震资料高分辨率处理技术论文集，地质出版社，2000年。