摘要：復(fù)雜地表的靜校正問(wèn)題往往被歸結(jié)為近地表層速度的求解問(wèn)題，地表越復(fù)雜，近地表速度的求解就越困難。針對(duì)塔里木盆地沙漠地區(qū)地表?xiàng)l件異常復(fù)雜、原始資料信噪比低、靜校正問(wèn)題突出的特點(diǎn)，首先在表層結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行靜校正方法的研究，先后應(yīng)用了初至折射靜校正、沙丘曲線靜校正和層析反演靜校正法；根據(jù)沙丘內(nèi)部地震波傳播速度與沙丘厚度有關(guān)，提出了對(duì)沙丘曲線方法的改進(jìn)，即根據(jù)v(h_i)與實(shí)測(cè)值v_i之間的偏差δ_i來(lái)計(jì)算和max|δ_i|，如果在事先給定的誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)為擬合有效。實(shí)際中往往采用二次或三次多項(xiàng)式擬合來(lái)求取近地表速度。處理結(jié)果表明：用多項(xiàng)式擬合求取表層速度的靜校正法在沙漠地區(qū)是切實(shí)可行的，為沙漠地區(qū)表層速度的求取提供了新.的途徑。

關(guān)鍵詞：塔里木盆地；沙漠地區(qū)；多項(xiàng)式擬合；表層；速度；靜校正

    塔里木盆地地沙漠地區(qū)是油氣勘探的重點(diǎn)和難點(diǎn)地區(qū)，多年來(lái)，地球物理學(xué)家對(duì)塔里木盆地的表層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的調(diào)查研究^[1～3]，總結(jié)出表層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和低降速帶的速度變化規(guī)律，并提出了很多行之有效的靜校正方法，后來(lái)又應(yīng)用了層析反演靜校正法^[4～6]，其中沙丘曲線法^[7～8]是近些年來(lái)在沙漠地區(qū)采用的方法之一。筆者受沙丘曲線靜校正方法的啟發(fā)，提出了一種應(yīng)用多項(xiàng)式擬合提取表層速度的方法，在塔中地區(qū)實(shí)際資料處理中取得較好效果。

    在沙漠地區(qū)，由于沙層底界穩(wěn)定性較好，利用沙丘曲線方法能得到較好的低降速帶校正量。沙丘曲線就是根據(jù)探查的沙層厚度與傳播時(shí)間的關(guān)系，綜合統(tǒng)計(jì)出來(lái)的時(shí)深關(guān)系量板，原理與小折射類(lèi)似。它的特點(diǎn)就是成本較低，往往幾條測(cè)線或一個(gè)區(qū)域都可用同一個(gè)量板。沙丘厚度(△H)與垂直傳播時(shí)間(△t)關(guān)系式為：

△t=[(1+α△H)^1/2-1]/(2v_oa)    (1)

 

式中：V_1i為表層速度，t_gi為延遲時(shí)，t_gi=(T_Ai+T_Bi-T_AB)/2；T_Ai為A點(diǎn)激發(fā)至i點(diǎn)的施行時(shí)；T_Bi為B點(diǎn)激發(fā)至i點(diǎn)的旅行時(shí)；T_AB為AB兩點(diǎn)間的互換時(shí)間。

    理論分析中將沙丘作為一個(gè)規(guī)則的變化體來(lái)考慮，而現(xiàn)實(shí)中沙丘形態(tài)千變?nèi)f化，成因、物性又各不相同，沙丘曲線的誤差取決于低降速層各向異性程度和高速層頂?shù)姆€(wěn)定性，及沙層的膠結(jié)、壓實(shí)程度。不同地區(qū)，沙丘的大小和壓實(shí)程度是不一樣的，還需要重新調(diào)查沙丘曲線。

    該方法是受沙丘曲線靜校正方法的啟發(fā)而提出來(lái)的。既然表層速度與沙丘厚度有關(guān)，那么它與沙丘厚度之間一定滿(mǎn)足某一關(guān)系式。最簡(jiǎn)單的方法是設(shè)表層速度與沙丘厚度之間滿(mǎn)足一個(gè)次數(shù)低于n-1的多項(xiàng)式，即

    v(h)=a₀+a₁h+a₂h²+a₃h³+…+a_mh^m    (m＜n-1)  (4)

必須做的是要確定其中的系數(shù)a₀，a₁，…，a_m。將n對(duì)數(shù)據(jù)(v_i，h_i)代入式(4)，就得到一個(gè)具有m+1個(gè)未知數(shù)a_i的n個(gè)方程的矛盾方程組：

 

    按照最小二乘法，其對(duì)應(yīng)的正規(guī)方程組是：

  

對(duì)m+1個(gè)未知數(shù)ni(i=0，1，2，…，m)的線性方程組，可以證明它的系數(shù)行列式不等于零，進(jìn)而可以唯一確定并解得以上各式中所需的系數(shù)a_i。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只要算出以下各數(shù)量就可以得出正規(guī)方程組。這些數(shù)量分別為：。其中v_i、h_i可以通過(guò)微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和小折射資料得到，也可以利用沙丘曲線調(diào)查結(jié)果取得v_i、h_i數(shù)據(jù)對(duì)。當(dāng)沒(méi)有沙丘曲線調(diào)查數(shù)據(jù)時(shí)，可以對(duì)幾個(gè)典型沙丘分別在不同厚度上進(jìn)行微測(cè)井，以求得(v_i、h_i)數(shù)據(jù)對(duì)。多年的地質(zhì)調(diào)查結(jié)果表明，塔里木盆地的潛水面是基本穩(wěn)定的，那么只要知道某一點(diǎn)的潛水面高程和該點(diǎn)的地表高程，就知道了該點(diǎn)的表層沙體厚度，根據(jù)速度與厚度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用下式就可以分別計(jì)算出檢波和炮點(diǎn)的靜校正量。

 

炮點(diǎn)靜校正量：

 

式中：v為替換速度；v₁高速層速度；H地表高程；h井深；H₂潛水面高程。

    從公式的形式看，在求取正規(guī)方程的各項(xiàng)系數(shù)時(shí)，應(yīng)用了小折射資料和微測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，也包括沙丘曲線調(diào)查時(shí)取得的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因而該方法也可以稱(chēng)為沙丘曲線靜校正方法的另一種形式。

塔里木盆地表層砂體結(jié)構(gòu)與氣候條件有關(guān)，該區(qū)年降雨量和季候風(fēng)對(duì)沙體的壓實(shí)、膠結(jié)程度改變較大。沙丘頂與沙丘底之間、迎風(fēng)面與背風(fēng)面之間壓實(shí)程度差別較大，形成了沙丘內(nèi)部的各向異性特征，因而波在沙體內(nèi)部的傳播速度與沙體厚度之間的關(guān)系也比較復(fù)雜。

    多項(xiàng)式擬合求取波傳播速度與沙丘厚度之間的關(guān)系曲線，應(yīng)該說(shuō)基本上反映了兩者之間的關(guān)系。為計(jì)算方便，在實(shí)際應(yīng)用中只用到了多項(xiàng)式的2～3階項(xiàng)擬合，公式如下：

    v(h_i)=a₀+a₁h_i+a₂h_i²+a₃h_i³    (9)

    工作中可以根據(jù)v(h_i)與實(shí)測(cè)值v_i之間的偏差δ_i計(jì)算和max|δ_i²|，如果在事先給定的誤差范圍內(nèi)，則認(rèn)為擬合有效，否則增加階數(shù)擬合，直至擬合誤差小于設(shè)定值為止。

    多項(xiàng)式擬合靜校正的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)基本上可以避免微測(cè)井和小折射調(diào)查誤差的影響。多項(xiàng)式擬合靜校正的實(shí)現(xiàn)步驟可以分成3步進(jìn)行：①首先利用微測(cè)井和小折射數(shù)據(jù)進(jìn)行多項(xiàng)式統(tǒng)計(jì)找出低降速帶速度和厚度之間的變化關(guān)系；②對(duì)降速帶厚度分布進(jìn)行平滑處理，使降速帶厚度變化趨于平穩(wěn)，再利用地表高程和潛水面高程對(duì)低降速帶厚度重新分配；③計(jì)算靜校正量。該方法在一定程度上彌補(bǔ)了高大沙丘處?kù)o校正不足、低洼處?kù)o校正過(guò)頭的現(xiàn)象。

    圖1為實(shí)際處理塔中某工區(qū)地震資料的幾種靜校正方法對(duì)比。從對(duì)比結(jié)果可以看出，多項(xiàng)式擬合求取表層速度的靜校正方法基本上消除了長(zhǎng)短波長(zhǎng)靜校正問(wèn)題。應(yīng)該指出的是：由于沙漠地區(qū)的地下水含鹽分較高，沙漠低洼處表層板結(jié)嚴(yán)重，沙質(zhì)致密，因而低洼處表層速度較高，用同樣厚度的疏松沙質(zhì)的速度與同厚度的板結(jié)沙質(zhì)的速度放在一起統(tǒng)計(jì)會(huì)帶來(lái)較大誤差，實(shí)際應(yīng)用時(shí)分層統(tǒng)計(jì)效果較好。

    大炮初至折射波靜校正方法與處理人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，初至拾取比較繁瑣，需要多次迭代，計(jì)算模型時(shí)需要人為給定一個(gè)恒定的低速帶速度，這樣與實(shí)際情況不符，因而計(jì)算結(jié)果誤差較大；層析反演靜校正是目前復(fù)雜地區(qū)應(yīng)用較廣的靜校正方法，但針對(duì)塔中沙漠地區(qū)，初至拾取繁瑣，其計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性較差，往往要多次重復(fù)反演，影響處理進(jìn)度，況且從這次處理試驗(yàn)中可以看出，在本地區(qū)處理效果多項(xiàng)式擬合靜校正法優(yōu)于其他方法(圖2)。

    多項(xiàng)式擬合靜校正技術(shù)充分利用了表層調(diào)查數(shù)據(jù)，因而靜校正結(jié)果與實(shí)際地表?xiàng)l件接近，應(yīng)用起來(lái)比較方便。針對(duì)沙漠地區(qū)的靜校正，無(wú)論是沙丘曲線法還是多項(xiàng)式擬合法，都是建立在表層調(diào)查數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，實(shí)際上它們具有統(tǒng)計(jì)意義，因而必須有充分的沙丘調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(沙丘數(shù)據(jù)觀測(cè)點(diǎn)的密度和分布是否合理，是否有代表性)，才能保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的正確性。正是由于具有統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，某種意義上避免了一些微測(cè)井和小折射資料的解釋誤差，同時(shí)也具有統(tǒng)計(jì)意義上的一些缺陷。無(wú)論何種靜校正方法都有它的特點(diǎn)、適用的地表?xiàng)l件及所能解決的問(wèn)題，沒(méi)有一種“放之四海而皆準(zhǔn)”的方法，計(jì)算靜校正時(shí)，前面要考慮野外采集的基礎(chǔ)信息，后面要考慮構(gòu)造的分布和埋深。欲解決復(fù)雜探區(qū)的靜校正，要做的工作還

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(本文作者：秦亞玲¹ 王彥春¹ 王瑞祥² 李紹康² 韓福民² 1.地下信息探測(cè)技術(shù)與儀器教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 北京；2.中國(guó)石化中原油田分公司物探研究院)