摘要：隨著地震勘探進入四川盆地周邊大山區(qū)以及盆地內(nèi)低、降速帶極其嚴重的復雜近地表區(qū)，即便是采用最佳擬合的浮動基準面來處理，其剩余動校正量也足以破壞淺、中層數(shù)據(jù)疊加成像。研究動校時差理論發(fā)現(xiàn)，動校正量客觀地存在于野外采集記錄中，它不僅與炮檢距有關(guān)，而且還與近地表、地下速度結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，而與地表一致性靜校正結(jié)果則無關(guān)。因此，動、靜校正應該是相互獨立而有序的兩件事，不應該把兩者混在一起，更不應該先作靜校正、后作動校正。這是近些年來在研究浮動基準面所沒有觸及的實質(zhì)性問題。為此，在分析大山區(qū)復雜近地表數(shù)據(jù)受剩余動校正量的實際影響之后，提出了把動、靜校正分開，先作動校正、后作靜校正處理，視浮動基準面為靜校正中一個概念的一套真地表動校疊加技術(shù)。該技術(shù)方案既適應復雜近地表情況，又滿足了各種復雜條件的要求，處理的地震資料淺、中層成像普遍得到改善，也更符合實際地質(zhì)情況，為后續(xù)的深度偏移處理打下了基礎。
關(guān)鍵詞：真地表；動校正；剩余動校正量；浮動基準面；地震資料處理；四川盆地
1 復雜近地表區(qū)對浮動基準面技術(shù)的挑戰(zhàn)
本文參考文獻[1]中大量的計算證明，在地形起伏比較小時，以炮、檢中點為基準線作靜校正，則校正誤差最小。這實際上是指動校正的參考點選在炮、檢中點位置，即相當于動校正曲線的零點和實際記錄的時間零點相匹配，則剩余動校正量等于零，這就是浮動基準面的雛形。后來，在排列長度比較小時，地形起伏也不大，動校正的參考面(即浮動基準面)都是用一個排列長度作為平滑參數(shù)(即1個CMP道集1個炮、檢點靜值平均值，該值與道集內(nèi)各道炮、檢點靜值的差值作為相對靜值)產(chǎn)生的(圖1)。自20世紀80年代中期創(chuàng)建浮動基準面以來，在一般小山區(qū)、丘陵地區(qū)、高差不是很大、且排列也不是很大情況下，浮動基準面條件下的相對靜值一般表現(xiàn)為高頻成分。這符合最小靜值準則，對動校正沒有多大影響。而盆地周邊大山區(qū)的特點是：地形相對高差大、起伏頻度大，再加上排列不斷增大，相對靜值中包含大量的中、低頻成分，這就不能滿足最小靜值準則，使動校正量有過量的剩余，浮動基準面技術(shù)就顯現(xiàn)出局限性了。對平原及沿海灘涂，低、降速帶突出，相對靜值也不會只有高頻成分，甚至包含有大的低頻成分，先做相對靜校正也會影響動校正的正常規(guī)律。
1.1 實例分析
選擇了川西大山區(qū)、川中小山區(qū)和類似川西平壩的印尼海邊測線，展示了它們的近地表結(jié)構(gòu)、某些點的浮動基準面值及高程和層析靜值差值分布，以期尋找到一些規(guī)律。
川西大山區(qū)某線CMP2250道集中炮、檢中點分布，排列長度最大7200m。該線展示了大排列、大的地形起伏下(相對高差大于1000m)有大的炮、檢中點離散度，約為260ms(雙程時間)。計算浮動基準面時，若按最小半徑平滑，其值為175ms，按最大半徑平滑為140ms。最大最小平滑結(jié)果相差雙程時間70ms。依據(jù)最佳擬合原則作平滑，最終所選的CMP基準面值為160ms，基本上處于各炮、檢中點分布的重心位置，從而使近80%的道處于80ms誤差范圍內(nèi)。
川中LG3D的1個CMP點的炮、檢中點分布中，其離散度達±60ms。該區(qū)地形較平坦的二維某線，最大炮檢距只有1890m，離散度達±40ms。
地形相當平坦的沿海某線，最大炮檢距2625m，炮、檢中點最大離散度達±50ms。其高差和層析靜值的差值曲線則表現(xiàn)出相當大的長、短波長靜值變化，說明該區(qū)近地表結(jié)構(gòu)縱、橫向變化很大。
在某些條件下，這樣大的離散度也是不可容忍的。如圖2所示：當?shù)匦斡衅鸱?、處理基準面為水平基準面時，先作靜校正，相當于把動校正的參考點放在水平基準面上，動校正曲線相對實際記錄道作了△t0的時移，使地震記錄作動校正后產(chǎn)生了剩余動校正量。這個剩余動校正量是隨著深度的增加而變小，隨著炮檢距的增大而變大，從而有了所謂的“靜校不靜”問題。表1為炮、檢中點離散度(△t0)對不同炮檢距(x)和反射時間(t0)的剩余動校正量表。這里取其下限，使用較高速度(v=5000m/s)做常規(guī)動校正計算。從表1可以看出，通常情況下(大山區(qū)、5000m以上炮檢距)可影響到2s數(shù)據(jù)成像。
1.2 理論分析
1.2.1一般傾角時差校正方程
其中tn2=t02+4h2/v2
式中t0為反射時間；v為速度；Φ為傾角；h為炮檢距。
可見動校正規(guī)律不僅與炮檢距有關(guān)，而且還與速度結(jié)構(gòu)(t0、v、Φ)緊密相關(guān)。
地質(zhì)體的速度結(jié)構(gòu)是最終要求解的，只有近地表速度結(jié)構(gòu)才是影響靜校正的因素[2]。近年來，靜校正技術(shù)的發(fā)展使其能用比較精確的方法獲得了近地表結(jié)構(gòu)。因此，原始記錄的時間就是有效反射波從地面到地下反射界面，經(jīng)復雜地質(zhì)體，又經(jīng)目前計算的近地表結(jié)構(gòu)，在地表被接收器接收的時間。所以，在作動校正時這個時間是不能隨便改變的。也就是說，動校正量客觀地存在于野外所采集的地震記錄中，它與近地表及地下速度結(jié)構(gòu)相關(guān)，或稱為與近地表及地下的非均質(zhì)性相關(guān)(當然與炮檢距相關(guān)聯(lián))，而與地表一致性的靜校正結(jié)果無關(guān)。
因此，動校正、靜校正應該是相互獨立而有序的兩件事。不應該將二者混在一起，更不應該先靜校正、后動校正。這是多年來沒有研究人員關(guān)心的一件事。
1.2.2關(guān)于最小靜值準則
1) 最小靜值準則就是動校前的靜校正量應該最小，不要去破壞記錄本身的動校正規(guī)律。使得動校正誤差最小，但不是沒有[3]。
2) 從速度分析的角度講，速度分析必須用一個排列范圍內(nèi)的道掃描速度。排列越大則動校正量越大，速度的分辨率越高，一個地區(qū)應該有一個較大的排列長度。但排列增大，平滑程度加大，浮動基準面就更平緩(圖1)。對大山區(qū)以及低、降速帶嚴重地區(qū)，相對靜值是相當大的，這和最小靜值準則相違背。
3) 更為關(guān)心的是速度的起點，或叫速度的時間坐標是否和記錄的時間坐標相一致。最小靜值準則就是講二者誤差問題。
4) 對于高陡復雜構(gòu)造，陡傾角需要大炮檢距。但是，大炮檢距又增大了浮動基準面的平滑程度，使相對靜值中富含中、低頻成分。這樣，二者誤差更大。
1.2.3小結(jié)
以上分析表明：目前常規(guī)CMP基準面下，不管是大山區(qū)還是低、降速帶嚴重的沿海灘涂，由于浮動基準面使相對靜值的離散度很大，致使剩余動校正量很大；在資料的常規(guī)處理中，都是先靜校正，后動校正，從而破壞了原始記錄的動校正規(guī)律，使動校正中的理論曲線與實際記錄時間不匹配。因此，能否找到一個既適合各種復雜情況、又能滿足各種復雜條件要求的完全方案呢？
2 各種動校疊加方法研究現(xiàn)狀
2.1 常規(guī)浮動基準面動校疊加方法
2.1.1炮、檢點的相對時移量
式中Si和Rj為炮、檢點靜校正量；Ck為炮、檢中點k位置上道集內(nèi)平均時移(低頻的CMP基準面值)。
2.1.2動校正量表達式
式中△TS和△TR為炮、檢點正常時差；S、R為炮點和檢波點到CMP點水平距離；口為動校正速度；T0C為CMP點的丁T0時間；T0為基準面時間。
2.1.3效果
當?shù)匦纹鸱l度大、相對高差大、排列大(炮檢距大)或低、降速帶(厚度、速度)的縱橫向變化大時，Ck面(CMP基準面)常常遠離地面，從而造成△T0.NMO有很大誤差(剩余動校正量)。
2.2 原有的真實地表動校正方法[4]
2.2.1動校正量表達式
式中D、Zi和Zj分別為基準面、炮點和檢波點高程；vr為替換速度。
2.2.2效果
用替換速度把炮、檢點高程換算為時間，這個時間并不等于記錄地震波所經(jīng)歷的時間。因此，動校正并沒有從真實地表開始，還有剩余動校正量存在。
盡管沒有設浮動基準面，實際上已經(jīng)很接近以每道炮、檢中點為參考點作動校正。其剩余動校正量較小，所以效果較好。
2.3 最小靜校正誤差浮動基準面方法[5]
2.3.1方法
1) 本文參考文獻[5]證明，當浮動基準面在地面和低速帶底板之間時(即hd=hd0-△hd，hd0和hd為地面和浮動基準面高程，△hd為浮動基準面與地面之差值)靜校正誤差最小(其靜值均方誤差在平滑地面、高速面、平均靜值面之中是最小的)。
同時，從本文參考文獻[5]還可以看出：v2/v1越大，則△hd越大(v1為低速帶速度，v2高速層速度)；x越大，則△hd越大(x為炮檢距)。
2.3.2條件
x＜1000m，v2/v1比較小，△h＜400m(△h為相對高差)。
2.3.3效果
△hd越大，則動校正越不遵循地震波射線傳播規(guī)律，剩余動校正量越大。
以上條件都是比較簡單的近地表條件。對大山區(qū)、沿海灘涂等復雜近地表條件則不適合。
即便在以上簡單條件下，也是丟棄動校正誤差影響、強調(diào)疊加速度應取決于低速帶底板速度為標準，在地面和高速層之間尋找的折中方案。
3 真地表動校疊加技術(shù)
以上方法各有千秋。相比之下，第2種方法效果較好，但也有不足：①不該用替換速度校正炮、檢點高程作為動校正的起點，這樣就主觀地改變了炮點和檢波點的相對位置；②不設浮動基準面就無法掃描疊加速度。
顯然，以上方法都沒有考慮從根本上解決剩余動校正量問題。真地表動校疊加技術(shù)將以一種新的思路彌補了以上各方法的不足。
3.1 動校正公式
式中vS和vR為炮、檢點的速度函數(shù)。
3.2 建立浮動基準面(與常規(guī)相同)
式中N為覆蓋次數(shù)。
3.3 新方案的特點
1) 該方案與第2種方法的區(qū)別在于動校正參考點放在了真正的地面，從而使動校正嚴格地遵循了地震波射線的傳播規(guī)律。
2) 在處理流程中嚴格地將動、靜校正分開，按先動校正、后靜校正的原則進行速度分析、動校和疊加。
3) 真地表也不是以地表為浮動基準面，浮動基準面應該是靜校正中的一個概念。
4) 如果一定要說動校正有浮動基準面的話，那就是以每道炮、檢中點為參考的一個虛擬的面。
5) 這里不存在(也不需要)最小靜值準則概念。
6) 顯然，該技術(shù)不受最大炮檢距的限制，同時也為大炮檢距的一套處理方法掃清了障礙。
4 新方案下的效果分析
4.1 剩余靜校正量更加地表一致性化
由于動校正嚴格地遵循了地震波射線的傳播規(guī)律，這里不存在最小靜值準則，也就不存在剩余動校正量。因此，剩余靜校正過程中也就沒有剩余動校正量的干擾，剩余靜校正量更加地表一致性化。與常規(guī)剖面相比，淺、中層資料成像普遍得到改善(圖3、4)。
4.2 關(guān)于最大炮檢距
新的動校正方案將不限制炮檢距。一個地區(qū)無論排列(最大炮檢距)多么大、近地表條件多么復雜，從而使相對靜值再大也影響不到動校正。在設計排列長度時，至少缺了一個可顧及的因素。同時，也為大炮檢距的一套處理方法(如視各向異性)掃清了障礙(去掉了剩余動校正量的干擾)。
4.3 關(guān)于動校正誤差
動校正的誤差將不再來自于相對靜值離散度大的干擾?，F(xiàn)在的動校誤差僅取決于速度的準確度，以及由近地表模型所計算靜值的誤差。盡管資料經(jīng)自動剩余靜校正后速度和剖面質(zhì)量都有很大提高，但是目前的疊加速度都是由人工選取的，由于認識和成像技術(shù)的多解性，使誤差在所難免。
4.4 浮動基準面的功能
現(xiàn)在的浮動基準面僅是靜校正中的一個概念，是速度分析的一個重要工具。因為靜值的長、短波長是由排列長度定義的，所以它是長、短波長靜值的一個分界線。
新方案下動校正的參考點是地面，但真地表并不是以地表為浮動基準面，它是以每道炮、檢中點為參考的一個虛擬的面。該面和靜校正中的浮動基準面有差異，一般情況下該差異表現(xiàn)為高頻成分，最終該差異將反映在所選的速度中。因此，新方案所選速度淺層普遍降低，但是現(xiàn)在的速度與介質(zhì)速度更有關(guān)聯(lián)度，與層析模型的淺層具有一致性。
4.5 關(guān)于疊加速度
目前的疊加速度將受近地表淺層低速帶的影響。對習慣于用疊加速度作偏移，甚至用疊加速度作時一深轉(zhuǎn)換的做法可能認為不妥，只需將速度作個基準面校正或以一定長度的平滑濾波，去掉高頻成分，還是可以應用的(圖5)。但這都是在一般比較平緩構(gòu)造下的情況，在高陡復雜構(gòu)造情況下，還是要先作DM0，經(jīng)DM0后所掃速度才能為偏移和時深轉(zhuǎn)換提供比較合理的速度。從圖5-b可看出，淺層層次感更清楚、橫向更穩(wěn)定。
5 結(jié)束語
自20世紀80年代創(chuàng)建浮動基準面以來，從來都把動校正零點放在浮動基準面上。早期，受地震勘探區(qū)域限制(工作在平原或小丘陵區(qū)，排列比較小)用排列長度平滑所建浮動基準面和地面很接近，從而使動校正誤差比較小，也就沒有引起重視。嚴格地講，只要有地形起伏，有低、降速帶存在，用排列長度(最大炮檢距)平滑生成浮動基準面就會有相對靜值存在。把動校正零點放在浮動基準面上，就一定有剩余動校正量存在。
所以，真地表動校疊加技術(shù)具有普遍意義。但老的方案也不是特例，而是早期勘探階段認識不到位的一個臨時辦法。因為特例是指野外沒有地形起伏，其近地表為均質(zhì)情況，在這種情況下也就不需要浮動基準面了。
參考文獻
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[2] 王進海，唐怡，朱敏，等.復雜近地表結(jié)構(gòu)的再認識[J].天然氣工業(yè)，2009，29(11)：30-33.
[3] 胡英，張研，陳立康，等.速度建模的影響因素與技術(shù)對策[J].石油物探，2006，45(5)：503-507.
[4] 王有新.復雜地表情況的動校方案[J].石油地球物理勘探，2002，37(2)：105-108.
[5] 林伯香.最小靜校正誤差浮動基準面方法[J].石油地球物理勘探，2003，38(6)：611-617.
(本文作者：王進海 梁波 朱敏 齊俊寧 李登亮 川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司)
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