不同基准面上的速度场及时深转换

第33卷第1期物 探 与 化 探V o.l33,N o.1 2009年2月G E O PHY SICAL&GEO C HE M I CA L EXPLORAT I ON Feb.,2008 不同基准面上的速度场及时深转换

李杏莉,王彦春

(中国地质大学地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室,北京 100083)

摘要:速度场及时深转换基准面的选取与速度分析基准面、静校正基准面密切相关。鉴于目前常用的两步法静校正来讲,速度建场和时深转换时,有2个面可供选择:一是速度谱分析面,即C M P面;一是统一的固定水平基准面,即最终成果剖面的零时间起始面。选取不同的基准面进行速度场研究及时深转换,所得最终构造图精度不同。笔者分别在这2个不同基准面上进行了速度场及时深转换研究,并提出使用在一个排列长度范围内,对检波点高程和炮点高程进行统计平均的方法,作为对应时间域C M P面的深度域时深转换面。对比研究表明,在此面上进行速度场研究和时深转换,在不加任何井资料约束前提下,所得平均速度场比常用的在统一水平基准面求取的平均速度场精度高,时深转换后所得最终构造图的对井误差,小于在统一水平基准面上进行的时深转换结果。

关键词:地震数据处理;C M P面;近地表圆滑面;速度场;统一基准面;时深转换;对井误差

中图分类号:P631.4 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2009)01-0049-05

在地震资料解释中,关键的一个环节是时深转换,将界面的时间域等t0图转换为深度域构造图。时深转换的基本参数是平均速度。由于一个探区中,由钻井得到的平均速度往往是有限的,因此常借助于地震处理中所得到的叠加(偏移)成像速度(均方根速度)场,转换为平均速度场。在多套地震处理系统的商业软件中,常用的基准面有几种,地震速度分析、叠加、偏移处理在同一个基准面上进行,最终成果剖面则在另一个基准面上,二者的零时所对应的海拔高程不同,因此在做成像速度 平均速度转换及时深转换时,需要考虑二者的基准面的差异,统一到同一个基准面上。单从基准面统一角度讲,成像速度数据向最终成果剖面的基准面靠拢,或最终成果剖面向成像速度的基准面靠拢都可以。从速度场角度讲,若选取统一的水平基准面进行速度场研究,为了使速度资料向最终成果基准面靠拢,就要对其中原始速度资料t0 v s中的t0加上一个低频静校正量,这样一来就使得最终速度场不能反映地表以下实际介质的速度结构,误差往往较大。若选取速度分析基准面即C M P面作为速度场起算的基准面,由于所用叠加速度资料是原始的,不失真的,它本身就在叠加效果最佳的C M P面上,并且地下速度模型应该从地表或近地表开始计算,而不应从统一基准面开始,因此所得最终速度场能合理反映地表以下介质的速度模型,相应地,时深转换也应该从C M P基准面开始。

由于C M P基准面是时间域的面,不是深度域的面,不能简单地用作时深转换的基准面,因此如何确定深度域中C MP基准面的位置就很关键。

针对这个问题,1999年,钱荣钧先生[1]从理论模型上进行了详细论证,指出时深转换应从地表或近地表圆滑面开始,并给出了如何根据高速顶高程数据、低速层速度资料、填充速度等求取近地表圆滑面的方法。然而,在实际工作中,利用这种方法把时间域的C MP面换算成对应深度域的近地表圆滑面时,所用到的高速顶高程数据、低速带厚度变数据、低速带速度数据,一般不易得到,因此,这种求取近地表圆滑面的办法虽然在理论上可行,但在实际工作中往往很难实现,到目前为止,还没有见到类似这方面的应用研究文章。

那么,有没有办法做到既可以使所建时间域的速度场从C M P面即速度谱分析面起算,又可以使时深转换的起始面近似等于时间域C MP面所对应的深度域近地表圆滑面呢?为此,笔者结合实际工作,提出使用在一个排列长度范围内,对一个C M P道集内各道炮点和接收点的实际地表高程进行统计平均,得到一个近地表圆滑面,作为时深转换的基准面,并应用实际资料,深入对比分析了在2个不同基准面 统一基准面和近地表圆滑面上进行时深转换的精度和误差大小。笔者的目的在于说明,目前解释阶段普遍采用的使各种资料基准面向成果数据起始面靠拢,不是唯一的做法,也不是误差最小的做

收稿日期:2007-09-11

物 探 与 化 探33卷

法,建速度场时完全可以采用使各种资料基准面向速度分析起始面靠拢,即在速度分析基准面C M P面上求取平均速度场及做时深转换。这种方法在现有速度反演和速度建场基础上,能提高速度场和最终构造图精度。

1 时深转换基准面的选取

地震勘探中的时深转换是指将某一地震地质层位的时间域t0构造图与速度场相乘再除以2得到深度域的构造图。参与相乘的时间和速度在时间域必须是从同一个零时间点基准面起算,相乘后的深度域数据需减去与时间域零时间基准面相对应的深度域基准面才能得到最终所需要的海拔零构造图。因此进行速度场研究时就要事先考虑到紧随其后的时深转换基准面。时深转换基准面的选取和静校正基准面、速度分析基准面密切相关。鉴于目前常用的两步法静校正来讲,速度建场和时深转换时,有2个面可供选择:一是速度谱分析面,即C MP面;一是统一的水平基准面,即最终t0图的起始面。无论选取哪个面,都需要统一各种资料的基准面。这是因为速度场研究时需要用到测量成果、地震解释t0层位、叠加速度、钻井及测井等资料,而这些资料的起始面一般都不同。例如,目前三维资料地震解释t0层位数据的基准面是最终静校正基准面,即一个统一的水平基准面;叠加速度资料的基准面为速度谱分析面,即一个道集内静校正量近似等于零的C MP 面,而钻井、测井等资料的基准面则为补芯海拔面。各种资料的基准面不统一,给速度场研究及时深转换带来不便。所以,在建立速度场时,首先要把各种资料在时间域和深度域的基准面对应统一起来。

研究中,选取了2种基准面进行速度场及时深转换:选取C MP面即速度谱分析面作为基准面建立速度场;!选取地震资料的静校正基准面(研究区统一基准面海拔400m)作为基准面建立速度场。利用工区内2口井的实钻资料,分析对比在2个不同基准面上进行时深转换的精度和误差。

2 不同基准面上的速度场研究

2.1 以地震资料的基准面建立速度场

以最终地震资料的基准面(本项研究的统一基准面为海拔400m)作为建立速度场的基准面,此时,t0层位数据不用进行校正,需应用静校正的低频分量,将叠加速度谱的t0时间校正到400m基准面上,然后根据t0层位数据从校正后的叠加速度曲线上拾取叠加速度,再利用射线追踪模型拟合的方法[4]求取层速度,进而得到最终时深转换所用的平均速度场。这是目前生产中常用的做法,这样做虽然各种数据的基准面是统一的,但为了使速度资料向最终成果基准面靠拢,显然其中原始速度资料t0 v s中的t0被加上了一个低频静校正量,这样一来就改变了原始叠加速度曲线的t0 v s对应关系,即改变了地下介质的速度结构在原始叠加速度曲线上的正常反映,如此得到的速度场在反映地下介质的实际速度分布上会存在较大误差。

2.2 以C M P面为基准面建立速度场

这一做法和以上不同的是,以C M P基准面为参考面进行速度场研究,由于C M P面就是速度分析的基准面(图2a),因此速度谱无需进行校正,但需应用静校正的低频分量,将t0层位解释数据校正到C MP基准面上,再根据校正之后的t0反射时间,从叠加速度曲线上拾取叠加速度,而后利用射线追踪模型拟合的方法[4]求取层速度,进而得到最终时深转换用的速度场。如前所述,这样做,各种数据的基准面也是统一的,并且没有改变原始叠加速度曲线,即在C M P基准面上进行速度场研究,所用叠加速度资料是原始的,不失真的,它本身就在叠加效果最佳的C M P面上,因此保留了原始叠加速度曲线上反映地下介质速度结构的t0 v s对应关系,得到的速度场能客观反映地下介质的实际速度结构。

2.3 不同基准面上的速度场对比分析

图1a是建立在统一基准面之上的研究区目的层J1s1的不加井约束的平均速度场。可以看出,在这个平均速度场中,最小波速值是2395m/s,最大波速值是2485m/s,相差90m/s。图1b是建立在C M P面之上的研究区目的层J1s1的不加井约束的平均速度场,其最小波速值是2490m/s,最大波速值是2570m/s,相差80m/s。

对比图1a和图1b的平面分布,可以看出,在不同基准面上建立的2个速度场,所反映出的速度场总体变化规律基本一样,都是工区西北部波速低,向东南速度逐渐增大,并且速度的变化趋势与t0图的变化趋势基本一致,符合速度随地层埋深增大而增大的一般地质规律。对比两图的波速等值线值发现,2个速度场在局部变化及梯度上有差别,尤其2个速度场的数值相差近100m/s。统一基准面上的平均速度场中,最小波速值是2395m/s,最大波速值是2485m/s;而C M P基准面上的平均速度场中,最小波速值是2490m/s,最大波速值是2570m/s。如果把这2个速度场的数值分别与钻井位置的钻井波速值(用不同基准面上的已知钻井深度除以相应

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