三种折射静校正方法原理的比较
几种静校正方法在复杂山区的应用分析
几种静校正方法在复杂山区的应用分析在复杂山地地区，由于地表起伏剧烈，低速带的横向速度和纵向厚度变化大，不同检波点接收到的地震波至时间出现延迟，反射波时距曲线发生畸变，通常利用静校正解决这种畸变，目前勘探实践中较常使用高程、折射、层析等三种静校正方法。
文章对这几种静校正方法的原理、特点以及实际应用效果进行了对比分析，研究认为基于初至时间的层析静校正方法能较好地解决复杂山区由于地形和低速带变化引起的长波长静校正问题，同时结合反射剩余静校正解决残余的短波长静校正量，可有效地解决复杂山地的静校正问题。
标签：高程静校正；折射静校正；层析静校正；剩余静校正引言目前油气勘探的重点逐步在向复杂地区转移，其地表起伏剧烈，表层速度横向变化大，部分地区基岩出露，这给地震资料处理工作带来复杂的静校正难题。
静校正工作是地震资料处理中最基础也是最关键的一项内容，它直接影响叠加效果，同时决定叠加剖面信噪比和垂向分辨率。
静校正可分为一次静校正和剩余静校正两大类，常用的一次野外静校正方法有高程静校正、折射静校正和层析反演静校正等；剩余静校正方法主要有基于初至时间的剩余静校正与基于反射能量的剩余静校正两类[1]。
为此，应清楚认识理解每种方法的基本原理及其适用条件，以免在处理过程中走弯路。
1 方法及原理1.1 高程静校正高程静校正是最简单的静校正方法，它不考虑近地表速度和厚度变化的影响，只对由地形变化引起的部分进行校正，因此高程静校正只能消除地表起伏的影响。
在复杂地区，低速带对静校正的影响并不仅仅是高频分量，也有影响构造形态的低频分量，对于这种情况，高程静校正无能为力，尽管在某些地区可以见到较好的效果，但也可能会是构造假象难以让人察觉，所以在复杂探区，高程静校正并不是一种理想的静校正解决方法。
通常地震处理者为了快速了解研究区的大致构造形态，会选用该方法进行初叠加剖面，同时也作为选择其它静校正方法及参数的一个质量控制对比标准。
1.2 折射静校正折射静校正方法有两点假设：一是假设地表模型是由几个局部水平层构成；二是假设波在折射界面上的入射角是临界角。
静校正处理-地球物理学习基础
3、以上两种校正留下的残余和其它因素引起的剩余时差校正。
目前我们常用的静校正方法
高程静校正 折射静校正 层析静校正 剩余静校正
高程静校正
高程静校正
解决地形起伏、爆炸井深不一引起的静校正问 题可用高程校正方法解决。该方法利用野外测量成 果和预定的基准面高程以及基准面和地面之间的速 度来计算校正量。
地震波反射波的旅行时间反映地下反射点的位置，多个反 射点的位置勾画出反射界面的几何分布即地下构造形态。但由 于野外地形的起伏变化，采集时激发和接收点不在一个水平面 上，反射波旅行时间受地形变化的影响，它所反映的地下构造 形态包含有地表起伏的因素。通过静校正处理，将激发和接收 点的位置校正到一个水平面上以去掉地表起伏的影响。
初至时间差随炮检距差的变化如下图。图中星形的位置由该 接收点的初至时间差和炮检距差确定。根据这些星形的位置拟 合成直线（红色虚线），直线的斜率除以2就是V2。
+ 初至时差
_
G4
G2 G1
G3 _
G5 +
偏移距差
2、计算时间延迟项
时间延迟项的计算既可用互换法也可用迭代法
（1）互换法
一个站点的时间延迟需用两个炮点的三个折射波旅行时计算，如图：
3、后续处理的需要
地震资料处理的一些重要步骤是在反射波时距曲线为双曲线 的前提下进行的（速度分析、动校正等），但反射波时距曲线 为双曲线的条件是：地表水平、上覆介质速度为常数。为了后 处理的需要，应把反射时间校正到炮点、检波点均在一个水平 面上一样的情况。
地表水平、上覆介质速度为常数时,地震波传播路径如下图:
通过以上方法，把折射波旅行时方程的未知量都求出来了，但这不是目的。我们要
01-静校正基础知识
静 校 正
静校正基础知识
静校正基本概念 长短波长静校正 基准面选取问题
静校正本概念
常规叠加假设：
1、地表水平；2、均匀水平层状介质。
静校正： 对地震资料所作的校正，用来
消除高程、风化层厚度以及风化层速度变 化的影响，把资料校到一个指定的基准面 上。其目的就是获得在一个平面上进行采 集，且没有风化层或低速介质存在时的反 射波到达时间。
静校正有关基础知识
静校正基础知识
基的 准选 面择 基 准 面 静 校 正 水平基准面 浮动基准面 利用小折射、微测井等资料 地的 表建 模立 型 静计 校算 正及 量应 用 剩 余 静 校 正 利用初至波 利用反射波 利用初至波反演地表模型 （层状介质、连续介质、层 析方法等） 不同方法建立的模型连接 在高速层下选取圆滑的“中间参考面” 计算时先校正到中间参考面，然后 用中间参考面处的速度平均值作为统一 校正速度充填到一个水平基准面 资料处理时先在 CMP 参考面上进行速 度分析和叠加，然后再校正到统一基准 面
算高速层顶界面到中间参考面之间校正量所用的速度是 中间参
考面校正速度；计算高速层顶界面（中间参考面）到统一基准 面之间校正量的速度叫统一基准面校正速度。
静校正基础知识
静校正基本概念 基 准 面 问 题 长短波长静校正
基准面选取问题
参考面：
1、统一基准面
统一基准面
2、CMP参考面
3、中间参考面
高速层顶界面
O
Z
地表
基准面
H
计算的基准 面静校正量
Z t1 V
实际基准 t 2 1 2V 面校正量
误差： t t1 t 2
2 X H2 4
反射面
分析各类静校正方法的适用条件
分析各类静校正方法的适用条件地震勘探解释的理论都假定激发点与接收点是在一个水平面上，并且地层速度是均匀的。
但实际上地面常常不平坦，各个激发点深度也可能不同，低速带中的波速与地层中的波速又相差悬殊，所以必将影响实测的时距曲线形状。
为了消除这些影响，对原始地震数据要进行地形校正、激发深度校正、低速带校正等，这些校正对同一观测点的不同地震界面都是不变的，因此统称静校正。
广义的静校正还包括相位校正及对仪器因素影响的校正。
静校正是陆地地震资料常规处理流程中必不可少的一个环节。
在我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正问题尤为严重。
目前地震勘探的重点主要在我国的西部，在这些地区静校正问题严重制约着地震勘探的效果，解决好静校正问题具有重要的理论意义和实际意义。
随着数字处理技术的发展，已有多种自动静校正的方法和程序。
本文简单地讨论各种静校正方法的分类以及适用条件。
静校正方法很多，归纳起来主要有以下三大类：第一类是基于模型和高程为基础的静校正计算方法。
（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）。
第二类是基于生产炮初至信息为基础。
（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已知情况下）；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。
对比讨论常用三种静校正方法的优劣
贾 敏
（ 江 大 学 石 油 工程 学 院 长
【 摘 要 】 文 从 方 法 特 点 、 际 应 用 效 果 等 方 面 对 折 射 静 校 正 、 射 线 本 实 无 追 踪 层 析 静 校 正 、 线 性 层 析 静 校 正 进 行 了比 较 研 究 ， 后 给 出 了针 对 非 最
经 研 究 了 多 种 静 校 正 方 法 ， 些 方 法 各 有 优 缺点 ， 生 产 中得 到 了 这 在
１ 非 线 性 层 析 静 校 正 － ３ １ ． 方 法 特 点 。在 该 类 方 法 中 ， 质 被 网格 化 为 一 系 列 单 ．１ ３ 介
不 同 程 度 的 使用 。另 一方 面 ， 由于 静 校 正 方 法 众 多 ， 常 使 资 料 处 常 理 人 员 无 所 适 从 ， 有 通 过 大 量 的 处 理 试 验 来 确 定 使 用 恰 当 的 静 只 校 正 方 法 ， 当然 是 一 条 可 行 的 途 径 ， 费 时 费 力 ， 时 还 会 延 误 这 但 有 工 期 。因 此 ， 对 具 体 的工 区特 点 选 择 什 么样 的静 校 正 方 法 ， 成 针 已 为 一 个 有 必 要 进 行 研 究 的 课 题 。作 者 在 本 文 中从 众 多 的静 校 正 方 法 中选 择 三 个 具 有 代 表 性 的 ， 生 产 中 用 得 较 多 的方 法 进 行 比 较 在 研究 ， 目的 在 于 帮助 资料 处 理 人员 在 实 际 资 料 处 理 中 ， 据 不 同 处 根 理 目标 的特 点 ， 针 对 性 地 选 择 适 当 的 静 校 正 方 法 ， 有 以便 快 速 、 有
元 ， 至 波 穿 过 模 型 ， 行 时剩 余 差 被 反 投 影 或 反 演 成 对 射 线 穿 过 初 旅 的 每个 单元 慢度 的扰 动 。该 类 方 法 灵 活 ， 需 对 反 射 或 折 射 界 面 不 作 任何 地 质 假设 。使 用 全 偏 移 距 范 围 内 的 初 至 时 间 ， 非 线 性 初 对 至 的 拟 合 较 好 ， 能 模 拟 复 杂 的介 质 。该 方 法 能 用 于 求 解 有 速 度 并 倒 转 和 层 尖 灭 现 象 的速 度 模 型 ， 能 用 于 求 解 没 有 明 显 地 震 地 层 也 结 构 的 速 度 模 型 ， 在 常 规 折 射 静 校 技 术 失 效 或 有 效 地 区 的表 现 它 都是同样的好。 １ ． 不 足 之 处 在 于 ： １ 由于 介 质 被 网 格 化 为 一 系 列 单 元 ， ．２ ３ （） 引 入 了 大 量 的 未 知 量 ， 析 问题 常 常 是 欠 定 的 ， 要 间接 的 正则 化 层 需 约 束 ， 增 加 了反 演 的难 度 。特 别 是 在 三 维 情 况 下 ， 要 作 更 多 的 这 就 努力 ， 反演切实可行并且稳定 。 使 （ ） 演 对 射 线 路 径 有 很 强 的 依 赖 性 ， 演 通 过 逐 次 线 性 化 迭 ２反 反
层析静校正技术
层析静校正技术一级类目：油气勘探二级类目：前陆盆地油藏勘探技术三级类目：前陆盆地地震勘探技术——地震资料处理技术技术类型：前沿技术（中试或现场先导试验技术）在地形复杂、老地层出露地区，地表速度横向变化剧烈，折射界面不能连续识别时，传统的野外高程静校正、初至折射静校正很难解决好静校正问题。
层析静校正技术在这些地区尤其是在三维静校正方面具有明显优势。
从低速层底部折射的波可成功地用于计算和改善野外静校正。
层析静校正包括回转射线层析成像和静校正两部分。
1、层析成像首先利用回转射线层析成像估算近地表速度。
把要成像的介质离散成小矩形单元或格子状的网格，每个单元有一个单一速度（v）,输入数据是从单炮记录中人工拾取的折射（初至波）旅行时（t）, 震源和检波器都位于地表。
速度估算通过解下面方程组获得=?式中，D是射线段的矩阵（m×n），s是未知慢度的矢量（n×1），t为所观测时间的列向量（m×1）。
解方程?的方法很多，一般是最小二乘法和共轭梯度法。
相应的，不同求解方程?的方法形成不同的层析静校正方法。
使观测（拾取的初至折射）和预测的（根据初始模型进行射线追踪得到的）旅行时差最小。
其过程是一个迭代过程，一般分为5步：（1）拾取初至；（2）通过初始速度模型进行射线追踪；（3）射线路径分成小段，使其每个部分包括速度模型的每个网格；（4）对每条射线计算观察和预测的旅行时差；（5）将时差返回到速度模型，并不断地进行修正。
层析成像反演是一个非线形问题。
利用初始模型的一套射线追踪进行线形反演是实际可行的。
好的初始模型一般是根据初至旅行时或区域资料建立的。
当地形变化很严重时，建议用沿着变化的地形初始化的垂向速度梯度建立初始速度模型。
通过反演的速度模型和测井资料对比，回转射线层析成像可以估算比较精确的近地表速度模型。
2、静校正这个过程比较简单，从地面到下延拓基准面（利用所计算出的近地表速度场）垂直估算静校正值，然后用一常数替代速度，通过整体静态时移，将基准面上延到最后基准面。
山地地震勘探中野外静校正问题解决方案的探讨
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）摘 要以山西沁水地区煤层气地震勘探数据处理为例，对比分析三种静校正方法应用效果，认为折射静校正和层析静校正方法在山地地震勘探中解决静校正问题方面都有不错的效果。
但由于两种方法又具有各自不同的适用条件，在资料处理时需针对不同勘探区的浅地表地震地质条件和初至波复杂程度对这两种静校正方法进行选择或组合使用。
关键词山地地震勘探 层析静校正 折射静校正 高程静校正 同相叠加中图分类号 P631.4 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2019.02.064Discussion on the Solution of Field Static Correction in Mountain Seismic ExplorationYu Bing-liang Liu Yu-hong Xie Jian-jian(Anhui Institute of Exploration Technology, Anhui Hefei 230031)Abstract : Taking the processing of coal bed gas seismic exploration data in Qinshui area of Shanxi Province as an example, the application effects of three static correction methods are compared and analyzed, and the refraction static correction and chromatography static correction methods are considered to have good results in solving static correction problems in mountain seismic exploration. However, since the two methods have different applicable conditions, the two static correction methods should be selected or combined according to the shallow surface seismogeological conditions and the first-arrival wave complexity in different exploration areas.Key words : mountain seismic exploration elevation static correction refraction static correction tomographic static correction phase stacking收稿日期2018-07-01作者简介喻兵良（1965-），男，湖南宁乡人，毕业于原长春地质学院物探专业，高级工程师，长期从事煤田和石油地震数据处理工作。
静校正原理
3.4 折射静校正通常，野外静校正和折射静校正法用于校正长波长分量。
静校正需要近地表模型。
近地表常常由一个低速的风化层组成。
但是，除了这个近地表的简化模型外还有例外的情况。
例如被冰碛物、火山带和沙丘覆盖的地区常常有不同速度的多套地层组成。
地层边界从一个平界面到一个任意不规则的形态变化明显。
当由于出露、尖灭或沿着测向方向的河漫滩引起的岩性横向组成成分变化时，近地表的单层假设就被破坏了。
在永久冻土层覆盖的地区，它有比下伏层明显高的速度，用于近地表校正的地表一致性假设就不再适用。
此外，永久冻土层底不形成首波，所以是探测不到的。
在实际应用中，单层近地表模型解决长波长静态异常一般是足够的。
单层近地表模型的复杂性可归结为以下一条或多条：(a)接收点和炮点位置高程的快速变化；(b)风化层速度的横向变化；(c)折射层几何形态的横向变化，对折射静校正来说，它被定义为基岩以上与风化层之间的分界面。
近地表速度与深度模型常常用折射初至计算。
折射能量与沿着风化层和下伏的基岩之间的分界面滑行的首波有关。
如果折射初至在共炮点道集上是可观测到的，一般就可以说明近地表模型有简单的几何形态。
然而，没有射线理论方法可以确切的在远小于一个排列长度的风化层基底上计算短波长变化，这些变化留给后续的剩余静校正处理，其剩余静态时差是在时差校正CMP道集上的反射旅行时畸变引起的（Taner 等，1974）。
首波由于沿着风化层基底的不规则性被扭曲，在风化层和下部地层之间没有大的速度差别时，它转化为潜水波（Hill 和Wuenechel，1985）。
这样的情况，如果是完全可能的，它就可以用波动理论模拟和反演（Hill，1987），或回转波层析成像来处理（9.5节）。
初至波风化层底的折射能量经常包含共炮点道集最先到达波，这些初至波的波前叫做初至。
初至的不同质量一定程度上依赖于震源类型和近地表情况。
图3.4-3中的共炮点道集的初至有明显的起跳。
线性初至时间的偏离大多是由沿着测线高程变化引起的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三种折射静校正方法原理的比较
摘要:随着折射静校正在地震勘探数据处理中的作用日显重要,需要对基本的折射静校正方法进行归纳与分析。
为此,本文介绍了三种常见的折射静校正方法的原理及计算步骤,比较了它们的相同点和不同点。
这对充分理解每种方法的实质大有帮助。
关键词:折射静校正加减法扩展广义互换法合成延迟时法要获得准确的静校正量,重要的是搞清近地表结构,建立准确的近地表模型,即把近地表地层的速度和厚度求准确[1]。
在地震勘探中,反射记录上存在初至折射波,并且每一炮都有初至折射波,它可为建立近地表模型提供所需的资料,而不增加额外的工作。
所以,利用初至波求取近地表结构,估算静校正量便成了主要且有效的途径。
这一类方法统称为折射静校正。
然而,利用初至估算风化层和折射层的速度以及截距时间并不容易。
这主要是因为风化层基底通常是起伏不平,旅行时距曲线也受到高程变化的严重影响,使得时距曲线不易解释[2]。
这样迫切需要一些特殊方法来求取近地表模型。
下面介绍的加减法、扩展广义互换法和合成延迟时法就是这类特殊方法。
1 加减法[3]
加减法是由Hagedoorn(1959)首先提出来,它是一种间接计算截距
时间和折射界面速度的方法,图1是加减法原理示意图。
定义加减时间值为:
方程右边所给的时间是从图1的三条射线路径的初至上读出来的时间值,由射线路径可知:
2 扩展广义互换法
扩展广义互换法(EGRM)是在广义互换法(GRM)的基础上发展而来的,使之适用于野外各种不规则的观测系统采集的数据,例如弯线排列接收,炮点偏离排列位置。
这种方法应用比较广泛,很多大型的地震资料处理软件都采用了该方法,如Omega软件的折射波静校正和绿山软件的折射波静校正[4]。
该方法应用效果的好坏不仅与选取的折射层有关,而且和选定的风化层的平均速度有关。
因此在使用该方法时,应注意以下几点:(1)所有测线均选择本地区稳定的同一折射层的折射波进行初至拾取;(2)调查风化层速度变化范围,合理选择高速层顶界面以上地层的平均速度,最好是结合野外微测井和小折射资料;(3)静校正计算过程中,采用统一的替换速度和基准面高程。
2.1 延迟时定义
式中第一项仍为基本项,包括三个初至旅行时,第二项称为炮检距剩余项,包含了每个初至时间所对应的真实炮检距,它用来补偿测线弯曲或观测系统不规则时所产生的差异。
它代表了更为一般的情况,故
被称为扩展广义互换法(EGRM)。
EGRM方法是对GRM方法的扩展,它适用于弯线或三维施工情况,即A,G,x,y四个点不在一条直线上,而要计算延迟时点处也没有接收点。
3 合成延迟时法
所谓合成延迟时法就是根据不同炮点在相同接收点来自同一层折射波初至时差相等的关系,合成出一条各炮点公用的初至折射波时距曲线和相对应于该时距曲线的各炮点的起爆时间曲线,通过对两条曲线的分离求得炮点和检波点延迟时。
该方法具有如下优点[5]:(1)使用道数少,便于同偏移距域、同层追踪合成;(2)同时在共炮、共检、共偏移距域实现绝对延迟时的求取;(3)炮、检波点延迟时精度基本不受折射界面弯曲和速度变化的影响。
图3所示,炮点激发得到的和道初至时差为,这个时差等于第二炮激发,和道的初至时差;如果将炮得到的初至折射波时距曲线向上平移,使和重合,和重合,就得到了炮点激发与激发相接的时距曲线。
同样道理,每炮的时距曲线都照此平移与前一炮的时距曲线相接,就得到了一条连续追踪的合成时距曲线,检波点时间连成的曲线称为合成检波点时距曲线。
在每一炮的时距曲线向上平移过程中,炮点时间也同时向上平移,即所有炮点相对于第一炮的时间延迟也可以连成一条时间曲
线,这条时间曲线我们称之为合成炮点时距曲线。
因为同地面位置合成检波点时距曲线与合成炮点时距曲线的时差就是截距时间,其截距时间的一半就是延迟时,所以,这两条曲线的总和称之为合成延迟时曲线。
对于同地面点道,合成延迟时法可以利用多道初至时间计算时差,因此,它能充分利用多次覆盖的信息,具有统计效应,可求得较精确的折射层速度和延迟时。
该方法在复杂区二维勘探中应用取得了很好的效果。
在三维勘探中,对每条接收线也可以用非纵距较小的一组炮线和接收线来合成延迟时曲线,进而计算炮点、检波点延迟时,这方面也有成功应用的实例。
4 结语
本文介绍的三种折射静校正方法,属于一次静校正方法范畴,都需要建立近地表模型,在此基础上计算静校正量,而不同之处就在于建立近地表模型的方法不同。
加减法是利用式(2)式(3)和式（1）等所示的加减时间与截距时间、折射层速度的关系,求出后者这两个量,进而建立近地表模型,由于一般找不到对比首波和恰好在同一点的射线路径,该方法已为扩展广义互换法所取代。
扩展广义互换法和合成延迟时法,这两种方法都是先求取延迟时,然后利用延迟时、风化层速度、折射层速度这些参数计算得出近地表模型;而它们的区别在于求取延迟时的方法不同,前者利用互换法的基本原理求取延迟时,后者通过平移连接折射初至时间曲线进而求取延迟时。
参考文献
[1] 邓志文.复杂山地地震勘探[M].北京:石油工业出版社,2006.
[2] Ozdogan Yilmaz.Seismic Data Processing[M].Tulsa,OK:Society of Exploration,1987.
[3] 李振春,张军华.地震数据处理方法[M].东营:石油大学出版社,2004.
[4] 刘洪雷.复杂地区的折射波静校正应用研究[D].北京:中国地质大学,2006.
[5] 王顺国.复杂山区静校正方法研究及效果[J].石油物探,1998,37(4):93-103.。