库车复杂地表区静校正技术应用及效果

库车复杂地表区静校正技术应用及效果

吕景峰，李军武，王剑

(中国石油东方地球物理公司，河北涿州 072751)

摘要：塔里木盆地库车山地一直是塔里木油田油气勘探的重点区域之一，但是该区地表条件复杂多样，表层调查、建模困难，静校正问题突出。本文将层析反演技术扩展到表层调查领域，采用微测井约束的浅层层析表层调查方法，解决了巨厚戈壁砾石区表层调查困难的问题。同时在传统表层建模基础上，创新提出了三维立体表层建模方法，通过在InLine和CrossLine方向上对表层调查控制线的近地表结构进行精细刻画，大大地提高了表层建模的精度。不同的静校正方法都具备自身的优势和不足，在复杂区某一种静校正方法很难解决所有的问题，综合静校正技术可以较好解决这些问题，具有广阔的应用前景。以上方法的联合应用，准确剖析了研究区的表层结构，提高了剖面的成像效果，为类似区域的表层调查、建模及静校正工作提供了有益的借鉴。

关键词：山地；表层调查；表层建模；静校正；层析

中图分类号：P631.4

基金项目：本研究受国家科技重大专项(2011ZX05046)资助。

作者简介：第一吕景峰(1975年生)，男，高级工程师，1998年毕业于大庆石油学院，一直从事野外地震勘探研究工作。邮箱: lvjingfeng@cnpc.com.cn。

Static Correction Technology and Its Application in Kuqa Surface Area

Lv Jingfeng，Li Junwu，Wang Jian

(BureauofGeophysicalProspecting,ChinaNationalPetroleumCorporation,Zhuozhou,Hebei072751,China)

Abstract：Kuqa Mountain in Tarim Basin has been one of the main areas for oil and gas exploration in Tarim Basin, while this area has outstanding static correction problems for the difficulty in surface surveys and modeling due to its complex and diversified surface conditions. In this paper, the tomographic inversion technology was extended into the surface survey domain. It solved the difficult surface survey problems in super-thick gobi-gravel area with the uphole-constrained shallow-layer tomographic surface survey method. Meanwhile, a 3D solid surface modeling method was proposed innovatively on the basis of the traditional surface layer modeling, which precisely characterized the near-surface structure on the control lines of the surface survey in both the Inline and Crossline directions, resulting in a greatly improved surface layer modeling accuracy. Different static correction methods have their own advantages and disadvantages. One static correction method can hardly solve all the static correction problems in the complex area; hence, the comprehensive application of the static correction technologies can solve these better and has a broad application prospect. The joint application of the above methods analyzed accurately the surface structure in the area and improved the imaging effect of the section, which provided a valuable reference for the surface survey, modeling and static correction in similar areas.

Key words: mountain; surface investigation; surface modeling; static correction; tomography

塔里木库车前陆盆地油气资源丰富，勘探潜力巨大，是国家重要的能源战略接替区。20世纪末至21世纪初，库车前陆盆地先后发现了克拉2、迪那、大北1等一批大型天然气田，促成了“西气东输”工程的启动，并成为主要气源地，为改变我国能源结构和促进新疆经济发展做出了巨大贡献[1]。

库车前陆盆地具有中国西部典型的山地山前带特征。地表类型多种多样，包括山体、山前冲积扇、戈壁区、农田村庄区及河流、冲沟等几种主要地表类型；地表岩性复杂多变，第四系的砾石区、西域组砾石山体区，以及新近系和古近系的砂泥岩山体遍布；表层速度、厚度在纵、横向变化剧烈。

库车复杂的近地表结构致使野外静校正工作面临一些问题：首先，表层调查难度大。库车山前带巨厚戈壁砾石区分布范围广泛，风化层巨厚，甚至达到150m以上，采用浅层折射法调查精度很低，而大面积实施微测井开展表层调查生产时间及成本压力较大。其次，合理的野外表层模型不易准确构建。野外表层建模一般采用层间关系系数法通过内插表层调查控制点的解释成果来获得近地表模型，层间关系系数的准确性严重制约着模型的精度。再次，静校正问题突出。库车盆地山前带受本身地震地质条件的影响，地震勘探主要面临波场复杂、低信噪比问题。由于静校正的优劣将直接影响最终剖面成像效果，因而对静校正提出了更高要求。

1 方法

针对上述问题，结合库车探区自身特点，采取如下关键技术措施。

1.1 微测井约束的浅层层析表层调查方法

针对巨厚戈壁砾石区，可以采用浅层层析表层调查的方法：野外摆放一段排列开展浅层层析表层调查，实测每一个炮点、检点的坐标和高程，室内根据拾取的初至时间采用层析反演方法解释，最后运用微测井标定相结合的方式来剖析巨厚戈壁砾石区的表层结构[2]。

浅层层析表层调查方法可以通过试验或分析工区内道距小的二维测线来确定，也可以通过室内模型正演方法确定。为了保证浅层层析表层调查的解释精度，同时考虑生成成本，各参数确定过程中需充分注意的因素有：①接收道数不能超过浅层折射仪器接收道数的上限；②较小的道距；③排列长度能够满足反演获得所需求的高速；④较为合理的炮数及炮距。

1.2 三维立体表层建模

三维立体表层建模是在结合了“由点到面”和“由点到线及面”两种建模方法优势的基础上，在表层建模过程中进一步考虑了CrossLine方向控制线的一种建模方法。具体由以下几个步骤实现。

1.2.1 由点到面

根据野外实际采集的分布不规则表层调查控制点的厚度计算出控制点处的层间关系系数，非控制点处的层间关系系数通过插值计算获得，然后利用层间关系系数直接由控制点的成果内插建立平面表层的厚度模型。

1.2.2 面到节点

在平面上按照规则网格分成若干节点作为三维立体表层建模的控制点，根据平面建模结果获取每一个节点厚度，将其作为下步建模的基础数据。节点分布需考虑以下两点：一是节点尽可能逼近野外采集的实际表层调查控制点的位置；二是在一个排列长度范围内最少包含3个节点[3]。

1.2.3 节点到线

将节点的厚度作为基础数据，分别在InLine和CrossLine方向计算出节点，并内插非节点处的层间关系系数，根据层间关系系数按照“由点到线”的方式内插获得单线的表层厚度模型。单线建模过程中参考卫片、地质平面图等表层相关资料，结合实际地形、地貌特点，参照岩性分布规律等，修正层间关系系数不准确带来的误差，同时对不合理的基础数据进行剔除和调整，保证不同方向建模时节点位置的各属性参数的闭合[4]。

1.2.4 由线到面

将InLine和CrossLine方向单线上所有检波点的厚度数据作为基础数据，优选网格数据的平面内插方法，再次建立平面厚度模型建立，从而获得最终的平面表层厚度模型。

1.3 改善成像效果的综合静校正技术

静校正方法有很多种，复杂山地中常用的主要有表层模型法、折射波静校正法、层析反演法等。

1.3.1 不同静校正方法的适应性及特点

表层模型静校正方法适合表层结构较为简单、表层速度、厚度在纵、横向上相对稳定的地区。优点是建立近地表模型效率高，可以较好地解决中、长波长静校正问题；缺点是其精度严重依赖表层调查控制点的密度、精度及层间关系系数的准确性，同时其解决短波长静校正问题的能力比较弱。

折射波静校正方法适合于已知表层速度或厚度并具有稳定折射层的地区，尤其是在有明显分层的山体区特别是老地层出露的山体区效果明显。由于该方法采用分层模型,不能模拟层内的速度变化，因此不适合求解不存在明显折射界面或者存在速度倒转和层尖灭的近地表速度模型[5]。其优势为：在初始条件准确、分层合理的前提下，能够提供高质量的短波长静校正量，有效改善剖面的成像效果。其劣势为：在没有稳定折射界面的情况下，折射分层过程中易出现跨层现象，从而降低了静校正量的精度，而且在初始条件与所划分的折射层不能相互对应时容易引起长波长静校正问题。

层析反演静校正方法不受地表条件的限制，适合各种复杂地表区开展静校正量的计算，特别是在风化层巨厚的戈壁砾石区，解决中、长波长静校正量问题效果明显。层析反演静校正方法在反演过程中需要对速度模型进行平滑处理，致使反演的近地表模型高频信息有一定损失。因此，在计算静校正量时，高频信息相对较少，在提高剖面成像精度方面不具优势，需要采取针对性的措施予以弥补。

一般认为，在没有静校正问题的情况下,来自各域的初至折射波的时距曲线应该是比较平直的,如果不平直则意味着还存在一定量的剩余静校正，据此可以开展初至拟合法剩余静校正工作。在应用中一般采用多域统计的方法，分别在共接收点域、共炮点域和共偏移距域交互计算静校正量。该方法适应复杂的地表条件，可以较好地消除资料中的短波长静校正量，但是不能解决长波长静校正问题。

1.3.2 综合的静校正技术

鉴于库车地区复杂的近地表条件，单一的静校正方法很难解决问题，可以考虑融合各种静校正方法的优势于一体，采用综合的静校正技术解决该区静校正问题。

首先，保证初至波静校正的初始条件准确、合理，无论是折射波静校正还是层析反演静校正方法，均采用野外表层模型作为初始条件；其次，通过层析反演静校正方法获得高质量的长波长静校正量；再次，运用初至拟和法剩余静校正提高短波长静校正的精度；最后，在老地层出露区融合折射波静校正的优势，并通过表层模型法消除初至波静校正的边界效应[6-8]。

2 实例

2013年库车地区某三维地震勘探中应用上述技术开展了表层调查及静校正攻关，并取得了一定的效果。

首先，在风化层巨厚区开展了5条线的浅层层析表层调查，并采用1口深井微测井进行标定，获得了巨厚戈壁砾石区的厚度模型。另外，通过7口微测井验证浅层层析表层调查的精度，对比不同表层调查方法低降速带厚度(表1)，与微测井解释成果相比，浅层层析表层调查获得的低降速带厚度最大误差不超过2.9m，误差控制在2.85%范围内，可见浅层层析表层调查解释成果精度较高。

表1　不同表层调查方法低降速带厚度对比表

其次，运用三维立体表层建模技术建立了整个工区的近地表模型。由工区高速顶界面高程平面分布(图1a)可见，其等值线的变化是自然渐近的，总体上较为平缓，分布趋势与工区地表高程平面图(图1b)的分布趋势整体一致，符合该区浅层地质变化规律。

再次，通过综合的静校正技术完成了三维工区的静校正量计算。与高程静校正(图2a)相比而言，综合静校正(图2b)整体效果突出，浅、中、深地震反射波同相轴连续性好、成像精度高。

图1　工区高速顶界面(a)及地表高程平面(b)图 Fig.1　High-velocity top interface (a) and surface elevation plane (b) in the work area

图2　不同静校正方法时间叠加剖面效果对比图 Fig.2　Comparison of time-stack section results by different static correction methods

3 认识

(1)微测井约束的浅层层析表层调查方法可以准确剖析巨厚砾石区的表层结构，还可在巨厚黄土塬等类似探区推广应用，有利于降低勘探成本。

(2)三维立体表层建模使所建模型在各个方向都能平稳渐近过渡，因而其精度更高。大面积三维施工前，在布设表层调查控制点时，如果考虑布设规则网格的控制点将更加有利于三维立体表层建模技术的发挥。

(3)库车地区只有综合各种静校正方法的优势，才能提高剖面的成像效果，这也是解决复杂地表区静校正问题的最佳途径。

参考文献

[1]王招明，夏义平，梁向豪，等. 库车前陆冲断带复杂山地地震勘探技术[M]. 北京:石油工业出版社，2012.

[2]吕景峰，刘新文，王乃建. 复杂地表浅层层析表层调查方法及应用[J].石油地球物理勘探，2012,(物探技术研讨会专刊):335-338.

[3][美]Mike Cox著. 反射地震勘探静校正技术[M]. 李培明，柯本喜译. 北京：石油工业出版社，2004.

[4]陆基孟. 地震勘探原理[M]. 东营:石油大学出版社，1993.

[5]罗英伟，杨晶，段卫星，等. 几种静校正方法比较研究[J]. 石油仪器，2010，24(5):41-43.

[6]白旭明，崔宏良，王瑞贞，等. 一种近地表异常区的静校正方法及应用效果[J]. 中国石油勘探，2013,(1):35-38.

[7]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.

[8]宁宏晓，胡杰，章多荣，等. 柴达木英雄岭复杂山地三维地震勘探技术[J]. 石油科技论坛，2012，31(2)：2-6.