快速回转波近地表速度建模方法

快速回转波近地表速度建模方法

郭振波;孙鹏远;钱忠平;李培明;唐博文;熊定钰

【摘要】Conventional first-arrival travel time tomography based on iterative inversion is computationally intensive and time

consuming,especially in a large-scale data processing.In order to improve the efficiency of near-surface modeling,a fast near-surface model building with turning wave is developed by assuming that the near-surface velocity is transversely constant within the maximum offset range and varies linearly with the depth.In order to improve the accuracy of inversion,a multi-datum correction method is adopted to reduce the influence of surface undulation on the inversion results.In order to enhance the stability of inversion,a local weighted ray parameter estimation is developed to increase the robustness with respect to noise.Synthetic and real data tests verify the validity and efficiency of the proposed method.%常规基于迭代反演的初至波层析近地表速度建模方法在大规模数据处理时计算量较大、耗时多.为了提高近地表建模的效率,发展了一种回转波快速近地表建模方法.该方法假设在最大炮检距范围内近地表速度横向不变但随深度线性变化.为了提高反演精度,在算法内部采用多基准面校正方法降低地表起伏对反演结果的影响;为了增强反演的稳定性,应用基于局部加权的稳定射线参数估计方法降低初至拾取误差对反演结果的影响.理论模型数据与实际数据测试验证了方法的有效性及高效性.

【期刊名称】《石油地球物理勘探》

【年(卷),期】2019(054)002

【总页数】8页(P261-267,前插1)

【关键词】近地表;层析;速度建模;反演;静校正;回转波

【作者】郭振波;孙鹏远;钱忠平;李培明;唐博文;熊定钰

【作者单位】东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州 072751;东方地球物

理公司物探技术研究中心,河北涿州 072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州 072751;东方地球物理公司物探技术研究中心,河北涿州 072751;东方地

球物理公司物探技术研究中心,河北涿州 072751;东方地球物理公司物探技术研究

中心,河北涿州 072751

【正文语种】中文

【中图分类】P631

0 引言

地震勘探由于激发和接收均在地表，因此需要消除地表起伏及近地表速度横向变化对反射信号的影响[1]，其主要处理方式有两种：①通过静校正技术将炮点、检波

点校正到统一基准面上[2-3]，在消除近地表对反射波影响的同时也可使一些基于

水平地表假设的方法(如水平叠加等)可行；②直接进行基于起伏地表的处理，在算法内部考虑近地表的影响(如起伏地表条件下的速度建模、偏移成像等)[4-5]。不管采用哪种方式，都需要进行近地表建模，因此近地表建模方法的研究对油气地震勘探具有重要意义。

近地表建模主要利用地震记录中的初至波，可分为基于波动理论和射线理论的层析，也可分为波形层析和旅行时层析[6]。由于观测误差、噪声等因素的影响，很难直

接进行波形匹配，因此目前以旅行时层析为主[7]。由于计算能力的限制，旅行时

层析以基于射线理论的方法为主，而基于波动理论的旅行时层析还未得到大规模应用[8]。

常规的基于射线理论的旅行时层析方法(常规射线层析)[9]是基于射线追踪方程或程函方程、通过迭代求解正演旅行时与观测旅行时的最优拟合，可获取较高精度的近地表模型。但由于需要大量的正演及反演计算，计算量较大，特别是对于目前的高密度、宽方位地震数据，限制了方法的大规模应用。除了常规射线层析反演，还有一类方法是通过对速度分布做进一步假设构建快速近地表建模方法，该类方法在天然地震研究中广泛应用，通常用来构建一维参考模型[10]。Diebold等[11]采用截断时间求和方法利用折射波与反射波旅行时构建一维速度模型；Rühl等[12]利用最大深度方法构建近地表模型并将其应用于静校正，实际数据测试验证了由该方法计算的长波长静校正量的准确性；Nowack[13]、Novotn等[14]、胡自多等[15]、徐涛等[16]利用 Herglotz-Wiechert方法构建近地表模型； Shi等[17]在线性速

度分布假设下采用层剥离的方法进行快速近地表建模。

本文通过假设速度随深度线性变化发展了一种快速的回转波近地表建模方法。通过在算法内部采用多基准面校正降低地表起伏对反演结果的影响，提高反演精度；应用基于局部加权的稳定射线参数估计方法降低初至拾取误差对反演结果的影响，增强反演的稳定性。理论模型数据与实际数据测试验证了方法的有效性及高效性。

1 方法原理

1.1 基本原理

假设在最大炮检距范围内近地表速度横向不变但随深度线性变化，此时近地表的速度变化趋势可表述为

v(z)=v0+gz

(1)

式中： v0为地表速度； z为深度； g为速度梯度。在该介质中传播的地震波称为