地震数据处理第五章：静校正

第五章静校正（staticcorrection）本章内容：第一节与静校正有关的概念第二节基准面校正第三节初至折射静校正第四节地表一致性剩余静校正著名地球物理学家迪克斯教授曾经说过：“解决好静校正就等于解决了处理中几乎一半的问题”。近地表是指地表以下未成岩的低速介质区，虽然厚度不是很大（几米至几百米），但它对地震波场改造很大，不利于地震资料的处理。因此，需要对近地表产生的影响进行校正。近地表沉积的介质相对深层而言，沉积年代相对较短，长年的风化作用使近地表沉积的介质疏松，无胶结或半胶结，地层中含水与不含水，含水量的多少都会引起地球物理特征的变化。近地表厚度和速度的各向异性、地表高程起伏都会对地震波场造成不等量的延迟，延迟的大小与近地表地层的物性有关，这种延迟时若不校正，将会影响到叠加成像和构造形态的可靠性。近地表由于高程、厚度、速度的空间变化，当地震波穿过近地表时，产生不等量的延迟时差，改变了反射时距曲线所遵循的时距曲线方程，动校正后不能同相叠加成像，且不能反映真实的构造形态。表层介质按速度划分为低速层（速度小1000m/s）、降速层（速度在1000m/s~2000m/s之间），高于2000m/s的介质归类为高速层（即成岩地层）。低速层主要是暴露在大地表面不胶结的松散介质，厚度一般不大；降速层下伏在低速层之下，不胶结或半胶结。塔里木河沙漠区主要是经过地壳运动，使盆地整体抬升而露出水面，后又在风力的作用下形成目前这种凹凸起伏、形状怪异的沙丘、沙梁及沙沟等地貌形态。由于年注水量远远小于其蒸发量，因此该区气候十分干燥，潜水面非常低，部分地区的地表沙在风力作用下，顺风方向移动，处于半流动状态。在山区或山前地带，由于地壳的剧烈运动，近地表介质空间上没有很好的连续性，速度变化很大，甚至缺失低速层或降速层，成岩老地层出露地表。黄土塬区遭受长期的风化、剥蚀、冲刷、切割等地质作用，形成了沟、梁、塬、峁、坡、川等特殊地貌现象。塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠沙漠区沙层很厚，介质单一，低、降速层之间没有明显的速度界面，由于压实的作用，表现为速度随深度递增的连续介质特征。山地和山前带地表起伏对反射波时距曲线的影响STATICS第一节与静校正有关的概念1、静校正的概念（1）概念：消除由于地表高程变化、风化层厚度和速度变化、激发和接收点深度变化等因素对反射波传播时间影响的过程称为静校正。（2）好处：准确的静校正对优化速度分析、改善叠加成像效果、提高地震记录的信噪比和分辨率、准确刻画各种地质体的几何形态都具有十分重要的意义。校正量不随时间变化校正量不随炮检距变化校正量不随方位角变化(3D数据)静静校正的“静”反映了静校正量是不随时间而变化的特征，一个物理点的静校正量是固定不变的。（3）静校正的目的：使炮点S和检波点G位于同一平面或曲面（基准面）上，使反射波时距曲线具有双曲线形态。静校正之后的地震数据，相当于在基准面高程上采集地震数据。（4）静校正量：一个地震道对应一个炮点和一个接收点，其静校正量是炮点和接收点静校正量之和。（5）地表一致性：某一道的静校正量只与炮点和检波点的地表位置有关，而与炮检距、入（出）射角等因素无关。①地表一致性：即对于地面同一位置，不分炮点和检波点，都有相同的静校正量；另外射线出露地表面时，近似地为铅垂线。②在表层结构中射线为直线。在复杂地区，使用长炮检距大排列接收以及在巨厚的黄土覆盖等地区，这种假设有一定的近似性，会产生静而不静的问题，处理时需要加以关注。初至走时层析反演近地表模型结构，有可能成为解决问题的有效方法，当前存在的问题：一是数据观测不完全；二是层折反演方法解的稳定性问题。静校正只解决旅行时畸变问题，目的在叠加时，达到时间对齐。静校正采用了地表一致性模型：速度反差大，低速带不能太厚，地形起伏不能太大，高速顶界面起伏不能太大。实际资料有‘静而不静’的问题，非地表一致性。（6）影响静校正量的因素除近地表结构（地形、低、降速带厚度和速度等）外，还与激发、接收点深度及基准面高程和替换速度（用于基准面静校正量计算的速度，叫基准面校正速度或替换速度或填充速度）有关。（7）假设：地震波在震源和接收点处沿垂直方向入射、出射。因为风化层(低速层-Lowvelocitylayer)比下伏地层速度低很多，可近似认为沿垂直方向传播。低速带1)能量衰减、频率吸收作用非常强；2)速度低且横向变化，对旅行时有较大的影响；3）速度低、波长短，很小的地质体也会产生很强的散射和噪声；4）射线自下而上穿过LVL界面时，不管层下传播方向如何，都会产生强烈弯曲；5）自由表面会产生虚反射，与直接下传信号相叠；6）强阻抗界面，会产生多次波和波形转换。静校正量是炮点和检波点空间位置的函数，是沿空间变化的曲线（面），可分解为低频分量和高频分量。（8）低频分量即长波长(波长大于排列长度)静校正量，对叠加效果影响不十分明显，但影响低幅构造的勘探。（9）高频分量即短波长(波长小于排列长度)静校正量，影响同相叠加。（10）地表一致性剩余静校正主要解决短波长静校正问题；（11）野外静校正和折射静校正主要解决长波长静校正问题。（12）基准面：可以是水平面；倾斜面；曲面。参考基准面或最终基准面；中间基准面，如浮动基准面。（13）浮动基准面=CMP叠加基准面，是通过对CMP平滑而得到的基准面，是时间基准面。浮动基准面除了较平缓外，还要求尽可能接近地面。叠加后再将地震数据由浮动基准面向最终基准面转换，偏移在最终基准面上完成。可分为（14）基准面静校正术语FullStaticsSolutionLowFrequencyComponent炮点全静校正量剖面图长波长静校正处理（15）静校正方法概述据信息来源大致可分为三类：第一类在野外进行表层结构调查：如小折射、微测井、地形测量等，获得近地表模型中的控制点上的数据，并把这些数据外推或内插到各个点上；然后确定一个基准面，再根据地形线高程数据，计算出每一个炮点和检波点上的校正量。由此算出的校正量称为野外静校正量。基于近地表模型的静校正方法：（1）基准面校正；CMP叠加参考面校正；低降速带底面校正；（2）控制点数据线性内插法（微测井、小折射方法等建立控制点数据）；（3）沙丘曲线法（根据沙丘厚度在延迟时曲线上找到对应的延迟时，计算静校正量）；（4）相似系数法；（5）数据库法（建立导线成果、浮动基准面高程、地表高程、小折射成果、高速层顶深度、潜水面深度等数据库）。第二类:信息源来自于正常生产的初至信息正常生产炮的初至信息一般是直达波和近地表折射波，进入复杂山地以后，初至波信息变得十分复杂，除上述两种类型波以外，可能还有透射波、反射波、反射折射波、折射反射波，以及多次折射波和多次折射反射波等。利用初至信息估算静校正量的方法为数众多，在生产中应用十分广泛，是一类重要的静校正量估算方法。（1）基于折射原理的方法：①斜率、截距时间法，包括单倾斜和多倾斜折射面；②合成延迟时法，包括ABC方法、FARR显示方法、相对延迟时法、绝对折射静校正、合成延迟时法（DRS）；③时间深度项法或称为互换法，包括GRM、EGRM、ABCD法、相对折射静校正（RRS）、相遇时间法等；④回折波和折射波连续速度模型反演静校正方法；⑤迭代反演低降速带厚度法静校正（假设v0已知）；⑥折射分析射线反演静校正方法；（2）基于其它原理的方法：①走时层析反演，包括近地表速度模型约束反演、广义线性反演（GLI）、模型反演、数值等效法等；②初至曲线拟合，包括指数曲线拟合法、光滑曲线拟合法、模型曲线拟合法等；③多域正交迭代；⑤回折波层析成像法静校正；③全差分法。第三类，根据生产记录中的反射波信息估算静校正量这类算法是在应用前面第一、第二类算法估算出的静校正量以后的记录上进行，其目的是解决剩余静校正量问题。首先，这类方法利用的是经过常规处理和动校正以后的道集记录，要求数据有较高的信噪比，因此一般以信噪比较高的目的层为中心提取一个时窗段内的数据来运算；其次这类算法主要是解决静校正量中的高频分量的小校正量部分，其基本原理是叠加能量最大或者具有较高的相似性度量。基于反射波信息的静校正方法：（1）最大叠加能量准则法（二阶差分法等）；（2）相关法求静校正量，包括MISER（与模型道相关）和SATAN等；（3）模型迭代法（求长波长分量静校正等）；（4）其它高级算法：包括蒙特卡罗迭代法、遗传算法、阻尼LSQR算法、高斯赛德尔迭代算法等；（5）波动方程延拓静校正方法。第二节基准面校正或野外静校正将地表采集的地震记录校正到基准面上。一个风化层：基准面风化层底地表BABwAwBARR（1）将A、B校正到AW和BW;（2）将AW、BW校正到AR和BR。包含着：风化层校正（含地形校正）和基准面校正。（1）将A、B校正到AW和BW风化层校正（含地形校正）（2）将AW、BW校正到AR和BR基准面校正用以消除风化层和地形对反射时间的影响。A点的静校正量为：RAAwATTTB点的静校正量为：RBBwBT-TT某一道的基准面校正包括：炮点和检波点基准面校正（两部分）。若采用井下激发，还要包括井深校正。ES—炮点高程EG—检波点高程ESW—炮点处风化层高程EGW—检波点处风化层高程ESR—炮点处参考基准面高程EGR—检波点处参考基准面高程Hs——井深炮点基准面静校正量为：检波点基准面静校正量为：总的基准面静校正量为：RSSRSWSE-ET-TTVEEvhsSRSWWSWRGGGGGRGWGE-ET-TTVEEvRGTSDTT700750800850900950100010501100105115125135145155165175186118V=2118m/sH=95m186118V=1818m/sH=97m地形高程底界高程186线野外静校正1．定义直接利用野外实测的表层资料，进行的静校正叫野外静校正，也叫基准面校正。包括井深校正，地形校正和低速带校正。2.井深校正井深校正是将激发点O的位置由井底校正到地面Oj。)1)(1[00hVhhVjj注：取“负号”是“减负”等于“加正”，因为静校正是减去静校正量。说明：τ值检波器记录到的时间τ与上式计算的相同。实际工作中是用τ值检波器，而不用上式计算。τ值检波器可帮助监督井深。OjGLh0hS地面基准面hjhLV0低速带底面hOVR3．地形校正地形校正是将测线上位于不同高程的炮点和接收点校正到基准面上。炮点校正量001hVO检波点校正量SShV01故第j炮第L道的地形校正量：)(10SOSOjlhhV注：地形校正量有正有负，通过h0、hS的正负体现，一般规定测点高于基准面时为正，低于基准面时为负。4.低速带校正低速带校正是将基准面以下的低速层的速度用基岩速度代替。炮点处的低速带校正量为：VhVhjjj0'检波点处的低速带校正量为：VhVhlll0'总的低速带校正量为：))(11(0'ljjlhhVV静校正前地面V0低速带底面V反射界面第一步：井深校正后地面V0低速带底面V反射界面第二步：地形校正后基准面V0低速带底面V反射界面第三步：低速带校正后基准面反射界面小结1、符号约定：剥去地层时间为负，即减去静校正量为负号；填充地层时间为正，即加上静校正量为正号。2、最终基准面校正量计算公式为nisgdiiveevht1式中。；；；；；；))(替换换速(为基准面校正速度)(为高速层顶面高程)(为基准面高程)(校正量为井深或检波器埋深的)(层速度i为第)(层的厚度i为第)(量为炮点或检波点静校正m/svmemesm/svmhsΔtsgdii3、基准面主要有两种形式：水平基准面或浮动基准面。基准面实质上是一个假想界面，经过基准面静校正后，相当于将原来地表观测面校正到给定观测面上。在地表结构简单，地表高程差不大的地区，尽可能定义为水平基准面。在低降速带各向异性和地表高程差很大的地区，用浮动基准面。有些山地不宜采用浮动基准面，而采用中间基准