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伪三维层析反演静校正技术及其应用

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三维 层析 反演 校正 技术 及其 应用
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2007年8月 石42卷增刊 ·综合研究· 伪三维层析反演静校正技术及其应用 苏贵仕 黄莉莉 赵明秋 (中国石油东方地球物理公司研究院) 苏贵仕。黄莉莉,赵明秋.伪三维层析反演静校正技术及其应用.石油地球物理勘探,2007,42(增刊):111~ 114 摘要 在地震资料处理中,层析反演静校正技术是近几年发展起来的一项实用技术。伪三维层析反演静校正 将二维测线的地震数据视为三维数据体,即基于二维测线的地震数据求取一个三维近地表速度模型,并计算出 二维测线的静校正量,据此解决二维测线之间的闭合差问题;同时,产生的三维近地表速度模型有助于研究二 维测线位置周围的近地表速度。将伪三维层析反演静校正技术应用于巴基斯坦,结果显示该方法求取的近地表速度准确,且明显提高了地震剖面的质量。 关键词 层析反演 静校正 伪三维 速度模型 射线追踪 叠加成像 l 引言 众所周知,静校正问题是影响地震剖面质量的 重要因素之一。目前地震资料处理中经常使用的静 校正方法主要有四种,分别是高程静校正、野外静校 正、折射波静校正和层析反演静校正等。层析反演 静校正可以产生一个比较准确的近地表速度模型, 进而可用于求取炮点和检波点静校正量,因此层析 反演静校正方法被认为是地震资料处理中解决静校 正问题的主要实用方法。 传统的二维层析反演静校正方法是逐条测线处 理,其近地表速度模型是分别求取,这样就极有可能 在各测线之间造成闭合差。伪三维层析反演静校正 方法是将二维测线的地震数据视为三维地震数据 体。具体地说,它将二维测线的数据库合并起来形 成一个伪三维数据库,然后利用二维测线的初至波 的拾取时间求取一个三维近地表速度模型。由于二 维测线交点的静校正值是用相同的近地表速度模型 计算出来的,所以二维测线交点的闭合差问题得到 了解决。本文介绍了伪三维层析反演静校正技术, 将此项技术应用于巴基斯坦理,取得了令人满意的效果。 *河北省涿州市东方地球物理公司研究院,072751 本文于2007年3月18日收到。 2伪三维层析反演静校正技术 层析反演静校正技术的关键环节是确定近地表 速度模型。在层析反演静校正技术中,速度模型是 用网格参数来描述的。网格的每一个节点被赋予一 个节点速度,这些节点速度是通过解一个非线性最 小二乘法,使初至波的观测旅行时与从网格模型 预测的旅行时之间的差最小化来确定的。层析反演 要求射线追踪算法严格满足旅行时和射线路径计 算的需要。目前射线追踪算法包括波前重构、快速 匹配、网格射线追踪以及最大速度梯度射线追踪方 法等。 伪三维层析反演静校正技术的基本步骤包括: ①初至波旅行时的拾取;②合并二维测线数据库成 为一个三维数据库;③三维模型空间离散化;④初始 三维速度模型的建立;⑤射线追踪和射线分割;⑥剩 余时差的计算和速度模型的修改;⑦速度模型的输 出和静校正的计算。下面逐一对上述步骤进行 介绍。 (1)初至波旅行时的拾取工作量通常较大且有 一定难度。其主要原因在于噪声会干涉初至波,初 至波的子波波形随炮检距的不同而变化,检波器的 维普资讯 。但初至波旅行时的拾 取直接影响着层析反演的精度。 (2)二维测线的数据库即观测系统被合并起来 形成一个三维数据库,同时初至波旅行时也要加载 到这个三维数据库。一般情况下选择二维主测线方 向为择二维联络测线方向为(3)三维模型空间离散化就是将三维模型空间 划分为一个一个的网格面元。一方面,网格面元不 能太大,太大不能很好地分辨出目的层的最小地质 体;另一方面,网格面元也不能太小,太小了穿过面 元的射线数量少就会影响算法的精度。 (4)初始三维速度模型的建立要参考对勘探工 区调查所得的地质和地球物理资料,其中包括微测 井、常一个比较合理的初 始三维速度模型会使层析反演迭代次数少、收敛速 度快、反演结果精度高。 (5)在射线追踪算法中,最大速度梯度射线追踪 方法的计算速度快。该方法的另一个优点是不需要 进行内插。不像其他方法使用大速 度梯度射线追踪方法使用的旅行时,由此来确定炮点和检波点之间的射线 路径。射线分段包括计算射线路径长度以及计算射 线穿过每一个面元所在的的坐标。 (6)剩余时差定义为观测的旅行时间即初至波 拾取的时间与计算的旅行时间之间的差值。计算的 旅行时间是射线沿着射线路径穿过每一个面元的累 计旅行时间,其方程为 1 J K ∑∑∑ D (1) 一1 中:t 是第 一 是第q 次迭代第 是第的距离。在层析反演过程中,初始速度慢度断地调整,旅行时间t 越来越逼近实际的旅行时 间。 射线追踪算法要求解的方程为 2) 其中:△于修改每一个面元的 速度模型 由射线追踪算法产 生的;该矩阵方程由(7)一旦速度慢度被确定,可以将它变换为速 度,由此得到最终的速度模型。有了最终速度模型, 炮点和检波点的静校正量便可计算出来。 3应用实例 实例中使用的数据取自于巴基斯坦石油有限 公司提供的区有5条二维测线 (图1),于1996年完成数据采集。其观测系统采用 中间放炮排列方式,记录道数是240道。该区地表 起伏变化较大。通过细致检查初至波的初至可以发 现初至波质量较好(图2)。将5条二维测线的观测 系统合并起来形成一个伪三维数据库并输入初至波 拾取时间,参考微测井资料建立一个初始三维速度 模型(图3a);沿某测线3b。采用伪三维层析反演静校正技术求取的最 终三维速度模型见图4a;沿某二维测线速度模型见图4b。 990000 985000 982800 图1巴基斯坦工区内有5条测线) 基于最终速度模型,可计算二维测线的炮点和 检波点静校正量。为便于对比,也用传统方法计算 出折射波静校正量。将这些静校正量分别应用于地 震数据处理中得到对比叠加剖面。图5是应用传统 折射波静校正方法得到的叠加剖面,图6是应用伪 三维层析反演静校正方法得到的叠加剖面。从这两 张剖面可看出伪三维层析反演静校正方法所得地震 剖面的成像效果明显要好。 维普资讯 :伪三维层析反演静校正技术及其应用 113 500 00 1000 1500 00 500 图2 a) 20l 301 401 501 601 b) 图3初始三维速度模型(a)与沿取的初始速度模型(b) 3400 2800 2400 1600 100 m/s (a) 图4 最终的三维近地表速度模型(a)与沿取的最终近地表速度模型(b) 3400 2800 2400 1600 100 m/s 维普资讯 。另外, 还感谢在项目运作中南亚地球物理咨询公司的同事 提供的帮助。 一 伪三维层析反演静校正方法是一项对新的静校 正技术,它能够基于二维测线的数据将二维测线合 并形成一个三维数据体然后反演出三维近地表速度 模型。伪三维层析反演静校正能够提高地震资料叠 加成像质量,同时能够解决二维测线之间的闭合差 问题。伪三维层析反演静校正产生的三维近地表速 度模型还能够帮助研究二维测线位置附近的近地表 速度。 感谢巴基斯坦石油有限公司给我们提供了实际 二维地震数据进行处理,并允许我们在地震数据处 参考文献 [1] P.995,60 [2] N.998,63 [3] F .001,63 [4] L.of a D 004 .001 (本文编辑:朱汉东) 维普资讯
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