浮动基准面静校正方法测试分析和实践

董国华

(内蒙古伊泰煤炭股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000)

在以往煤田地震勘探过程中，因为勘探区域内地形条件不是十分复杂，数据处理过程中多使用固定基准面静校正方法，校正结果也可满足需求，故人们常忽略了浮动基准面的使用对提高地震资料处理精度的重要性。随着煤田地震勘探面临的地形地表条件日益复杂，静校正问题在地震资料处理过程中的重要性也日益突出［1－2］。当勘探区地表起伏较大，低速度带横向变化大时基准面的选择对静校正效果、后续的速度分析及最终剖面的叠加效果都会产生一定程度的影响［3－4］。为了削弱此影响，许多学者提出了以浮动基准面代替固定基准面进行静校正计算的思想［5－7］。基于此，文章中通过模型数据测试了该方法的可行性及优势，并将该方法应用于渭北煤田某勘探区的地震数据处理中，得到了较好的处理效果。

1 浮动基准面的概念

在静校正过程中基准面选择的合理与否非常重要，尤其当地表起伏复杂地表高程变化较大时，若基准面选择的不合理，导致校正后的反射时间偏离双曲线关系，这会给叠加速度及层速度的估算造成一定程度的影响。随着勘探区地表复杂情况的增加及对勘探精度要求的提高，一个工区只有一个水平基准面已不能满足勘探要求，故引入浮动基准面的概念［8］。浮动基准面可有效消除由于地形起伏所引起的同相轴畸变的影响，此外地表高程变化对基于固定基准面上进行分析速度的误差较大，陡坡带位置处的误差最大;而对基于浮动基准面上进行速度分析的结果再校正到固定基准面上的误差较小，在地表起伏变化剧烈带误差相对较大［9］。

浮动基准面的本质是一个CMP点一个水平基准面，该基准面的高程随CMP点上下浮动，且相邻的CMP点的基准面高程是平缓过渡的。浮动基准面确定有平滑地表高程法、平均静校正量法、平滑低速带底面法及最小静校正误差浮动基准面法等［10］。其中平均静校正量法通过取每个 CMP道集内各道的静校正量求和平均作为CMP点的基准面校正量。该方法对于地形、地表高程起伏不大，近地表低降速层厚度、速度横向变化不剧烈的普通三维地震资料，应用效果比较理想;而平滑地表法是指通过选择一定的平滑半径，对地表高程进行平滑，并将平滑后的曲面延拓至合适的深度使其尽量接近地表且不存在中、短波长起伏，即可得到浮动基准面，这两种浮动基准面的确定方法较为普遍［3］。

2 两步法静校正原理

两步法静校正指的是在单炮道集上按一定参数取浮动基准面进行常规静校正计算、速度分析及剖面叠加，但该剖面不能正确反映地下地质体的特征。故需使用公式 (1)计算每个CMP点上的二次静校正量，将以浮动基准面为参照的剖面归算至水平固定基准面上，得到可正确反映地下地质体特征的剖面。

式中，td为每个CMP点上总的静校正量，ms;tm为中间浮动基准面静校正量，ms;Hd为水平固定基准面高程，m;Hm为浮动基准面高程，m;Vd为固定基准面校正速度，m/s。

通过公式 (2)将浮动基准面上分析的速度谱校正到固定基准面上，便于确定深度剖面及偏移剖面。

式中，Td是浮动基准面到固定基准面的双程旅行时间，即为公式 (1)中右边第2部分;(t0，Vr)是浮动基准面上分析的速度谱数据对;(t0c，Vdc)是校正到固定基准面上的速度谱数据对。

从理论上分析采用浮动基准面进行分步静校正后得到的时间剖面质量与固定基准面无关，但是基于浮动基准面上的速度分析误差与替换速度成正比，与浮动基准面与固定基准面的高程差成正比，与目的层埋深成反比。基于以上考虑，为了对比水平基准面一步静校正方法与基于浮动基准面的分步静校正方法在资料处理过程中的应用效果，文章中浮动基准面是根据平滑地表高程法确定的。

3 模型测试及结果分析

根据文章所要讨论的问题，在模型设置时有两点考虑:一方面地表高差要足够大，文章中模型地表在单斜的基础上伴随有起伏，整体高差可达500m;另一方面为了尽量模拟煤田勘探，模型中各层介质的速度接近渭北勘探区煤田地质条件，且模型中有两层煤及多个断层，部分参数见表1，模型示意如图 (1)所示。

表1 模型主要计算参数

图1 模型中各层介质厚度及速度关系示意

根据该模型的地表起伏情况，为了在水平基准面的基础上尽量得到高质量的时间剖面，选择地表之下深度280m处的水平面作为固定基准面，经过一系列处理得到如图2所示的叠加剖面。

图2 模型资料经常规静校正后的叠加剖面

选择平滑地表法得到浮动基准面，为避免浮动基准面中存在中、短波场起伏，此处以800m为平滑半径对地表高程进行平滑，同时为了保证浮动基准面上所有点高程都在地表与低速带底界面之间，给平滑后的浮动基准面上各点的高程都减40m。其他静校正参数如:低速带速度、替换速度及水平基准面参数都与一步静校正参数相同。在浮动基准面静校正结束后将叠加剖面校正到固定基准面上得到如图3所示的剖面。

图3 模型资料经两步法静校正后的叠加剖面

对比图2，图3所示的两个剖面，可知无论是从浅部目标层的形态还是深部目标层能量及对断层信息的刻画，基于浮动基准面的分步静校正方法的静校正效果比水平基准面下一步法的静校正效果好。特别是在CMP道集在200到300之间，由于此区域内地表起伏变化最剧烈，该问题对此区域内常规基准面静校正效果影响较大。图2中的剖面上虽然反射同相轴连续性尚可，但是同相轴能量并不均匀，尤其在目标层较浅的同相轴上，这种能量不均匀特性较为明显。相比之下，图3中所示的剖面浅部同相轴形态与地表更为接近，且能量均匀;深部断层位置的精度也更高。此外，在数据处理过程中，经浮动基准面校正后的地震记录，速度分析、叠加及偏移处理过程中对处理参数的要求并不苛刻。

4 渭北煤田勘探区地震资料处理结果分析

勘探区位于黄河西岸渭北煤田韩城矿区内，该区为黄土塬、次生黄土塬区，地表及浅层地震地质条件极为复杂，地表切割剧烈，沟谷多呈“V”字型，高程变化剧烈。

从勘探区域中选择一条测线为例，在该测线上地表高差达526.4m，具体地形起伏见图4(a)标注线①。基于此文章中分别使用常规静校正方法及浮动基准面的分步静校正法对该测线资料进行校正。考虑全部工区情况，取常规静校正参数为:低速带速度取800m/s，水平基准面取900m，填充速度取3300m/s，其中水平基准面见图4(a)标注线②。经过一系列处理得到如图4(b)所示的剖面。

图4 两种静校正方法在渭北勘探区地震数据处理中的效果对比

在两步法静校正计算过程中地表平滑半径取400m，向下延拓－40m，其他静校正参数与常规静校正参数相同，浮动基准面见图4(a)标注线③，最终得到如图4(c)所示的叠加剖面。分析图4(a)是测线上各测点高程、固定基准面及浮动基准面，4(b)，4(c)分别是经常规静校正与分步静校正后得到的叠加剖面，通过对比可知基于浮动基准面的分步静校正方法校正效果明显优于常规静校正方法，主要体现在以下几方面:

(1)常规静校正后，在剖面上反映出来的信息在两步法静校正后的剖面上都有体现，可见该方法并未损伤剖面上的有效信息。

(2)在图4(b)所示的剖面上CMP号为310左右出现了3组同相轴不连续的情况，而在经过分步静校正得到的剖面上此现象完全不存在。

(3)根据全工区的资料分析可知，CMP号在300～350之间存在一个走向NE，倾向SE，倾角0～55°的较可靠正断层，相比之下图4(c)所示的剖面中所体现的该断层信息优于图4(b)所示的剖面。

(4)图4(c)所示的剖面上CMP从500～750之间目标层同相轴的形态及能量关系均优于图4(b)所示的剖面，联合地形条件可知在此区域内低速带较厚，在相同激发条件下该区域内单炮记录质量达不到其他区域的质量标准，加上此区域是该测线内地形起伏较复杂的区域之一，经常规静校正后，并不能达到同相叠加的效果，而分步静校正方法有效改善了此问题。

通过以上分析可知经分步静校正后，剖面质量明显改善，该特性在地表起伏越复杂的地方越明显。

5 结论

从理论上分析了基于浮动基准面的两步静校正法较常规固定基准面静校正方法的优势所在。通过对模型资料测试结果进行分析可知在地表条件复杂的勘探区域使用两步法静校正可从目标层形状及能量分布两个方面有效提高剖面的质量。最后，将该方法应用于渭北某勘探区的资料处理中，将该处理结果与常规静校正结果进行对比分析可知该方法适用于渭北勘探区的地形地质条件，在实际资料处理中取得了较好的处理结果。

［1］刘江平.复杂地形下一种地震野外静校正的新方法——浮动基准面静校正［J］.物探与化探，1996，20(3):218－222.

［2］林伯香，孙晶梅.关于浮动基准面概念的讨论［J］.石油物探，2005，44(1):94－97.

［3］刘治凡.基于浮动基准面的两步法静校正 ［J］.石油物探，1998，37(1):136－142.

［4］吕晓春，单娜琳，顾汉明，等.浮动基准面下静校正对速度分析精度的影响分析 ［J］.工程地球物理学报，2011，8(2):155－160.

［5］刘治凡，毛海波.复杂地表区基准面和静校正方法的选择［J］.石油物探，2003，42(2):241－247.

［6］朱洪昌，玄长虹，刘群强.复杂地表区浮动基准面计算方法的优化选取［J］.油气地球物理，2010(2):22－27.

［7］王永奎，殷全增.甘肃省陇东地区黄土塬地区煤田地震勘探技术方法探索［J］.中国煤炭地质，2010，22(8):83－86.

［8］潘宏勋，方伍宝.基于起伏地表的叠加速度分析 ［J］.石油地球物理勘探，2008(1):29－33.

［9］吴文熙，梁春燕，杨文斌，等.非地表一致性静校正技术研究 ［J］.中国石油勘探，2009(1):53－55.

［10］沈 辉，李辉峰.山区煤田地震勘探中静校正存在的问题及其改进方法［J］.中国煤炭地质，2008(8):54－59，79.