一種黃土塬近道約束層析靜校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及靜校正技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用近道信息進(jìn)行約束反演解決黃土塬 區(qū)靜校正問(wèn)題的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國(guó)鄂爾多斯盆地南部黃土塬區(qū)，海拔高程1100m-1640m，黃土厚度10-300m，近 地表速度橫向變化大，高速頂不穩(wěn)定，巨厚的低降速層造成野外低速帶調(diào)查結(jié)果誤差非常 大，部分地區(qū)甚至無(wú)法得到小折射和微測(cè)井資料，同時(shí)，有限的探測(cè)深度相對(duì)于幾百米厚的 黃土塬來(lái)說(shuō)，無(wú)法精細(xì)刻畫(huà)高精度的近地表速度分布；而目前采用的基于初至波層析反演 理論的近地表反演方法，是假設(shè)地質(zhì)模型由"塊狀"介質(zhì)構(gòu)成，每個(gè)單元的速度恒定，單元和 單元之間速度不同，采用正、反演逐步迭代逼近的方法可以得到速度分布。從理論上講，層 析反演可以模擬任意復(fù)雜的近地表速度分布，允許地形劇烈起伏或速度橫向變化，是目前 最適合于黃土塬區(qū)近地表建模的算法。但是，由于受到觀測(cè)系統(tǒng)和射線分布的影響，反演結(jié) 果也存在一定的精度問(wèn)題。因此，根據(jù)不同觀測(cè)方式和數(shù)據(jù)特點(diǎn)，研宄不同數(shù)據(jù)之間的相互 約束和補(bǔ)充，進(jìn)一步提高近地表模型的反演精度是解決黃土塬區(qū)靜校正的關(guān)鍵。
[0003] 在黃土塬地區(qū)得不到小折射微測(cè)井的前提下，可以采用近偏移距的信息得到更為 準(zhǔn)確的低速帶速度信息，更好的解決靜校正問(wèn)題。
[0004] 通過(guò)對(duì)黃土塬區(qū)地震資料的分析，認(rèn)為大炮初至的近道信息可以近似等價(jià)于小折 射資料，將近道的信息充分利用起來(lái)，相當(dāng)于每一炮都做了小折射，將這些等價(jià)的小折射信 息進(jìn)行層析反演，就可以得到淺層高精度的速度模型，將反演的淺層模型作為約束權(quán)重場(chǎng) 再進(jìn)行全初至波的層析反演，可以進(jìn)一步提高整個(gè)模型的反演精度，這種方法是目前解決 黃土塬區(qū)靜校正問(wèn)題切實(shí)可行的技術(shù)路線，同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中也得到了較好的效果。
[0005] 我們知道，靜校正問(wèn)題解決的好壞取決于近地表速度模型的精度。準(zhǔn)確的靜校正 量既需要足夠深度的近地表模型也需要準(zhǔn)確的近地表淺層速度，足夠的深度才能完全的解 決近地表對(duì)旅行時(shí)的影響，而準(zhǔn)確的淺層速度對(duì)中長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正有著至關(guān)重要的作用。為 了保證模型深度，常規(guī)的大炮初至反演需要用到較大范圍偏移距的初至數(shù)據(jù)，這時(shí)，地震波 的傳播路徑包括了近地表淺中深層，旅行時(shí)不變的情況下，反演出來(lái)的近地表速度是淺中 深層速度的一個(gè)平均值，會(huì)大大影響近地表淺層的速度。為了既保證足夠的模型深度又得 到精確的淺層速度，通常情況下我們會(huì)用小折射微測(cè)井等低測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)反演過(guò)程進(jìn)行約束， 然而，低測(cè)數(shù)據(jù)的獲得代價(jià)較高，且密度很低，有些工區(qū)沒(méi)有低測(cè)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種黃土塬近道約束層析靜校正方法，該方法能夠得到準(zhǔn)確 的淺層速度模型，從而精確的計(jì)算出靜校正量。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：一種黃土塬近道約束層析靜校正方 法，其特征是：它包括以下步驟：
[0008] 步驟1，截取近道初至數(shù)據(jù)，進(jìn)行近道數(shù)據(jù)的迭代反演，得到淺層模型；
[0009] 步驟2,給定近地表淺層底界，結(jié)合淺層速度，建立約束權(quán)重場(chǎng)；
[0010] 步驟3,用約束權(quán)重場(chǎng)約束大范圍偏移距初至數(shù)據(jù)迭代反演，循環(huán)迭代，使目標(biāo)函 數(shù)最小，得到最終速度模型；
[0011] 步驟4,計(jì)算靜校正量。
[0012] 所述的步驟1是對(duì)采集的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行初至波拾取，截取近偏移距初至數(shù)據(jù)，建 立初始模型，對(duì)近偏移距初至數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代反演，當(dāng)誤差值小于門(mén)檻值時(shí)，終止反演，得到 淺層模型；
[0013] 所述的截取近偏移距初至數(shù)據(jù)為偏移距小于500m范圍內(nèi)的初至數(shù)據(jù)。
[0014] 所述的步驟2是在步驟1反演得到的淺層模型上，給定淺層底界，建立約束權(quán)重 場(chǎng)，底界以上速度作為約束反演的約束條件。
[0015] 所述的步驟3是對(duì)大范圍偏移距初至數(shù)據(jù)，建立初始模型，以步驟2得到的約束權(quán) 重場(chǎng)作為約束條件，進(jìn)行約束迭代反演，當(dāng)誤差值小于門(mén)檻值時(shí)，終止反演，得到得到最終 速度模型；
[0016] 所述的門(mén)檻值是采樣率*2。
[0017] 所述的大范圍偏移距初至數(shù)據(jù)為偏移距范圍是0~最大偏移距的初至數(shù)據(jù)。
[0018] 所述的步驟4是在步驟3得到的最終速度模型上，拾取近地表底界面，計(jì)算靜校正 量。
[0019] 所述的迭代反演推導(dǎo)如下：
[0020] 在層析反演中，M條射線和N個(gè)未知數(shù)建了的層析方程組可表示為：
[0021] A AS = AT
[0022] 其中A、A S和A T分別是Jacob矩陣、慢度修正量和旅行時(shí)殘差，
[0023] L個(gè)約束條件建立的約束方程組可表示為：
[0024] CAS = F
[0025] 其中：
[0027] 在約束方程組中，利用大炮初至的近道信息，假設(shè)[?；，：?；,??? J,,；T為通過(guò)近道信息 建立的極淺近地表速度，那么有：
[0029] i = 1，2, 3,......L ;j = 1，2, 3,......N
[0030] 式中Si為第i個(gè)單元上一次迭代層析反演慢度值；ASi為第i個(gè)單元上的慢度修 正量；
[0031] 旅行時(shí)和約束方程構(gòu)建成的聯(lián)合方程組可表示為：
[0032] B AS = H ①
[0033] 其中：
[0034]
B是（M+L) XN維矩陣，入為約束系數(shù)；
[0035] 朗格朗日最優(yōu)約束的目標(biāo)函數(shù)可表示為：
[0036] | ( A S) = (B A S-H)T (B A S-H) = (A A S- A T)T (A A S- A T) + 入（C A S-F)T (C A S-F)
[0037] 當(dāng)目標(biāo)函數(shù)最小時(shí)，存在▽ U AS) = 0,可獲得方程①，使用LSQR方法求解約束 層析方程式①，即可獲得近道約束下的層析反演近地表速度模型，近道約束前的近地表模 型和近道約束后的近地表模型。
[0038] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的約束層析反演技術(shù)將近道信息等價(jià)為高精度極淺 層低速帶信息，充分利用了采集數(shù)據(jù)的近偏移距信息，節(jié)約了野外采集成本，在客觀條件的 限制下能轉(zhuǎn)換思路，結(jié)合大炮初至的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高了近地表模型的精度，靜校正效果明 顯好于沒(méi)有采用約束時(shí)的靜校正效果，對(duì)近地表淺層的刻畫(huà)比較精細(xì)，這種方式計(jì)算的靜 校正量更為準(zhǔn)確，剖面的成像效果也更好。
【附圖說(shuō)明】
[0039] 下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0040] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的黃土塬近道約束層析靜校正方法流程圖。
[0041] 圖2是未采用約束條件建立的近地表模型示意圖；
[0042] 圖3是采用約束條件建立的近地表模型示意圖；
[0043] 圖4是近道約束前的近地表模型示意圖；
[0044] 圖5是近道約束后的近地表模型示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0045] 實(shí)施例1
[0046] 本實(shí)施例提供一種黃土塬近道約束層析靜校正方法，如圖1，具體它包括以下步 驟：
[0047] 步驟1，截取近道初至數(shù)據(jù)，進(jìn)行近道數(shù)據(jù)的迭代反演，得到淺層模型；
[0048] 步驟2,給定近地表淺層底界，結(jié)合淺層速度，建立約束權(quán)重場(chǎng)；
[0049] 步驟3,用約束權(quán)重場(chǎng)約束大范圍偏移距初至數(shù)據(jù)迭代反演，循環(huán)迭代，使目標(biāo)函 數(shù)最小，得到最終速度模型；
[0050] 步驟4,計(jì)算靜校正量。
[0051] 本發(fā)明的約束層析