山地地震勘探中野外静校正问题解决方案的探讨

喻兵良 刘玉红 解建建

（安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031）

由于地表高程起伏及低速层横向速度和厚度发生变化等原因，在山地采集的地震原始资料中含有较大的静校正量。进行地震资料处理时必须把这些静校正量提取出来，消除其对地震波走时和速度分析的影响。最大程度地消除原始资料中的静校正量，既是提高资料信噪比和分辨率的需要，也是精确构建速度模型的需要[1]。

以山西省沁水地区煤层气地震勘探数据处理项目为例，通过对比分析三种野外静校正方法的应用效果及其适用条件，探讨山地地震资料处理中解决静校正问题的最佳方案。

1 原始地震资料概况

勘探区位于太行山余脉的山西省沁水县，地表高差相对较大。大部分地区表层被一松散土层覆盖，下伏地层以风化基岩为主。由于该区低速层厚度和速度变化大，加上地形存在较大的起伏，使得地震原始数据存在严重的静校正问题。该区主要含气煤层为沉积稳定、反射波能量强、连续性好的3号煤层（T6波）和能量相对较弱的15号煤层（T8波）。

虽然勘探区地表条件复杂，但表层及中深部地震地质条件较好，因此资料信噪比比较高，大部分初至波起跳时间清楚（图1）。由于野外施工采取了较高的覆盖次数，即使去掉少量不清楚的初至波走时信息，也能确保每个炮点和检波点都有初至时间。准确和充足的初至波时间信息，加上精度较高的测量点位和地表高程资料，这些因素都有利于获得高精度的静校正量。

2 静校正方法适用性分析

目前在山区煤炭和煤层气地震资料处理中，野外一次静校正处理主要有三种方法，即高程静校正、折射静校正和层析静校正。

2.1 高程静校正的适用性分析

高程静校正算法简单，只是将实际的炮点和检波点校正到某一固定的基准面上，校正方法是直接在其间填充或剥去速度为某一固定值的介质。

式中：

Ed-基准面高程；

Eg-激发或接受点的高程；

vc-替换速度。

这个公式没有考虑低速带厚度和速度的变化，如果勘探区存在横向不稳定的低速层，显然不适合高程静校正。但在低速带比较稳定的情况下也可以使用该方法对资料进行静校正处理。因为对低速带的替换以及对地表以上、基准面以下的自由空间的填充对整个地区的影响基本是一致的，这部分静校正量影响的仅仅是反射波的t0时间，对叠加效果和构造形态没有影响，在采用合适的浮动基准面情况下,对叠加速度也基本上没有影响。因此高程静校正适合在低速层厚度变化不大或者不存在地表低速层的地区使用。

2.2 折射静校正的适用性分析

折射静校正和层析静校正的基础信息都来源于实际生产时野外采集的原始单炮的初至波信息，但由于它们求解静校正量值的方法不同，因而适应条件也不一样。使用折射静校正方法的前提是假设低速层下面存在一个相对平缓的折射层，并且需要低速层横向和纵向速度都是固定的[2]，需要的初至波信息为浅层折射波初至信息。折射静校正方法是利用原始单炮初至折射波信息来获取折射层埋深，然后求出低速带的厚度和速度，再在提供已知的替换速度和基准面高程的基础上计算炮点和检波点的静校正量，最终将求取的静校正量应用到原始地震数据中。

2.3 层析静校正的适用性分析

层析静校正是利用层析反演技术，对浅表层地质结构进行地震波速度模型反演，因此可以描述更为复杂的速度场。这种方法首先将地表地质模型细化成大小相同的微型立体网格，假设每个网格内的地质介质的地震波速度是不变的，用射线追踪求取旅行时，然后与实际初至时间进行比较求取剩余时差，再根据剩余时差求取速度变化量来修改速度模型，几次迭代后获得最终的浅地表层速度模型[3]。与折射静校正层状介质假设原理不同，层析静校正可以适应复杂的浅层地震地质条件。在层析反演计算中，初至波既可以是初至折射波，也可以是回折波、直达波或者反射波等[4]，不像折射静校正那样对初至波的要求必须是折射波。因此层析静校正可利用更多的初至信息，适用范围更广，对诸如基岩出露、表层速度逆转等复杂地表条件下静校正量的求解效果更好。

3 静校正处理效果分析

沁水地区地形起伏大，近地表一般由一个厚薄不一的低速风化层覆盖（图2），在近偏移距处，初至波一般为地表直达波。当偏移距达到某一个值的时候，地震波在沿着低速层和下伏高速层的界面滑行的时候产生折射波，折射波通常比地表低速直达波更早到达接收点，形成共炮集记录的折射初至波。地震单炮初至波时距曲线的扭曲，主要是由沿测线的地表高程造成的，但低速层厚度变化也起到了一定的作用。在优化选择处理参数的前提下，对本区资料进行三种静校正处理，均取得了一定的静校正效果，下面从三个方面对处理效果加以阐述和对比。

图1 原始记录上拾取初至波时间

图2 二维测线表层速度结构

3.1 单炮初至波及反射波的校正效果

由于受低速带横向厚度变化的影响，单纯的高程静校正只能解决部分低频（长波长）静校正量问题，而对解决高频（短波长）静校正量问题方面显得无能为力。从图3可以看到，经过高程静校正处理后的单炮资料的初至波的抖动问题基本上没有得到解决，而经过层析静校正或折射静校正处理以后，初至波相位变得平滑，其旅行时间与炮捡偏移距成正比关系，反射波相位恢复成双曲线形态。

图3 三种静校正处理后的单炮记录比较

3.2 速度谱质量改善效果

速度谱（图4）质量的高低，可以直观地反应静校正效果。高程静校正处理以后，速度谱中的CMP超道集上，反射波同相轴的扭曲现象没有完全得到解决，速度谱能量团虽有所改善，但依然分散。而层析静校正或折射静校正处理后，先前扭曲的目的层反射波同相轴明显变得平直，共反射点同相性得到增强。微型叠加段的叠加相位得以改善，在叠加速度范围内能量突出，不再像之前那样散乱。静校正处理后的叠前数据，较大程度上增加了叠加速度的解释精度。

图4 三种静校正处理后的速度谱比较

3.3 叠加成像剖面改善效果

静校正处理的效果最终要以成果剖面来评判。叠加成像剖面和偏移成像剖面一样，都是地震勘探的重要成果之一。叠加成像剖面效果的好坏，既是衡量地震勘探质量的重要标志，也是开展地质解释的基础资料。由于没有很好地解决静校正高频分量问题，高程静校正处理后的叠加剖面反射同相轴能量弱，连续性差，信噪比低。相反，经过层析静校正或折射静校正处理后，解决了由高程变化和低速层对地震波走时带来的影响，较好地解决了高频和低频静校正问题，使得地震资料在经过动校正处理后能够实现同相叠加，目的层反射波相位连续性增强，能量更加突出，波组关系更加清楚，较好地改善了叠加成像剖面的质量（图5）。

图5 三种静校正处理后的叠加剖面比较

4 结论

高程静校正由于其局限性，主要用在两类地区：一是地表仅有高程变化或者低速带横向变化不大的地区；二是初至波无法识别、无法开展其他静校正方法的地区。可见，在地表条件复杂的山区，不宜用高程静校正作为解决静校正问题的手段。尽管如此，在进行复杂地区的资料处理时可以用高程静校正处理后得到初叠加剖面，了解构造的大致形态，用以判断其他静校正效果和质量。

在炮集记录上有清晰和稳定的折射波初至波并且近地表结构存在稳定和连续的折射界面时，折射静校正方法能够有效地解决原始地震资料中存在的低频静校正量和高频静校正量问题，从而保障叠加和偏移剖面上反射同相轴能真实反映地下构造形态。因此在诸如沁水山区这样高程起伏大、但低速层厚度横向变化不大的工区，折射静校正具有其独特的优势，是此类山区解决静校正问题的首选。

对于浅表层地震地质条件非常复杂（如戈壁地区、火山岩覆盖区）的地区，初至波可能会包含一些浅层反射波、穿透波和回折波等。在这些地区，由于层析反演法能较好地辨识地表结构速度的变化，获得精确的近地表速度参数，从而能获得较好的静校正效果。因此，层析静校正方法在解决没有稳定的折射界面或者低降速带速度横向变化剧烈的山区资料的静校正问题时，比折射静校正方法有更好的效果。近年来，针对山区静校正问题，处理人员尝试采用折射静校正方法求取近地表面模型，将其作为层析静校正的初始速度模型来求取静校正量，取得了不错的效果[5]。因此，在对山区地震资料进行静校正处理之前，需对勘探区浅地表地震地质条件和炮集记录的初至波情况作精细分析，根据具体情况选择效果最佳的静校正方法。