第三节---动校正与静校正

第三节动校正与静校正思考题1.为何要做动、静校正？2.什么是动校正、野外一次静校正？什么是剩余静校正？主要内容动校正概念动校正量的计算动校正的实现静校正折射波静校正静校正的实现一、动校正概念动校正前后反射时距曲线当地面水平，反射界面为平面，界面内介质均匀的情况下，反射时距曲线为一条双曲线，下图(a)所示，它不能直接反映地下界面的起伏情况，只有在激发点处接收的t0时间，才能直观地反映界面的真深度。t0t0一般说来，动校正处理是针对共中心点道集的。动校正的实现分两步进行：一是计算动校正量；二是实现动校正。其它各点接收到的反射波旅行时间，除了与界面真深度有关外，还包括由炮检距不同引起的正常时差。如能去掉正常时差，则每个接收点就好象是自激自收点了。时距曲线可变成处处都是t0的直线，即与界面产状完全一致了，见图(b)。所以，动校正定义为：把炮检距不同的各道上来自同一界面、同一点的反射波到达时间，校正为共中心点处的回声时间。即正常时差校正。目的是实现同相叠加。我们在前面提出过，采用自激自收观测，可以得到在每一观测点处界面的t0时间，可以得到形象地反映界面的形态的地震记录。但是从实际生产的可能性来考虑，又必须采用一点激发，多道接收，这样做就出现了两个问题：1、正常时差概念的引入①在O点激发，S点接收，记录下来的反射波并不是来自O点正下方，也不是来自S点正下方。在界面水平的情况下，该反射来自OS/2处M点的正下方。二、动校正量的计算若按上述条件在O点激发，S点接收，当然仍可接收到来自R点的反射，但反射时间：tORS比t0M大，这种差别是因为在S点观测时，炮检距不为0的原故。2241hxVtORS)M(,2000时点的表示是ttVhtMM②在M点自激自收，R点的反射时间为：2、正常时差的定义界面水平情况下，对界面上某点以炮检距x进行观测得到的反射波旅行时同以零炮检距(自激自收)进行观测得到的反射波旅行时之差，这纯粹是因为炮检距不为零引起的时差。3、正常时差的定量计算根据正常时差的定义，可以得出水平界面情况下正常时差Δt的精确表达式是：点的自激自收时间。代表＝式中或M2V241002022220VhtttxtVhhxVttt这个精确公式有时讨论问题不够直观。在一定的条件下，用二项式展开可得简单的近似公式，以后讨论某些问题时经常用到。ttt0212222412VVhxVht动校正在水平界面的情况下，从观测到的波的旅行时中减去正常时差Δt，得x／2处的t0时间，这一过程叫做正常时差校正或称为动校正（NMO）。经过动校正后，反射波同相轴一般就能形象地反映界面的形态了。未动校正动校正后界面倾斜情况下的动校正:从理论上讲，水平界面情况下，已知一个界面的反射波同相轴的t0，用某种方法得到介质的波速资料，根据各道的炮检距，利用水平界面计算正常时差的公式，就可以进行动校正，把共炮点记录变换成自激自收的记录，得到形象反映界面形态的同相轴。那么，界面倾斜的情况下又如何呢?这时怎样做动校正?会出现什么问题?首先，S点接收到的反射经动校正后应算哪一点?这时从x／2处的M点向界面作垂线与界面交于R'，而真正反射点在R，这两者是有偏移的（见右图）。但当φ不大，界面较深，x较小时，RR'很小，生产中近似地认为R与R'相差很小，可忽略。若倾角较大，此问题就不能忽略。MMMttttttttt000)(其次，怎样计算动校正量呢?最精确的办法应当是：动校正量等于波的实际传播时间减去炮检中心点M处的自激自收时间。即这样，动校正后就把t变换成t0M了。具体地说，精确的动校正量是：式中h是激发点O处界面的法线深度；t0M=2hM/V,hM是炮检中点M处界面的法线深度。但是，因为φ和hM都未知，无法用上式精确地计算倾斜界面的动校正量。实际的做法是用水平界面的公式近似计算倾斜界面的动校正量。即020241'thxVtMtxhhxVt00202sin441反射波时距曲线各记录道的动校正量约为2022Vtxt改写成各样点的动校正量的计算公式为：20202jtjiijVtxt),,2,1;,,2,1(NjMi式中：M－道集内总道数；N－每道的总样点数。Vt0j－t0j时刻的叠加速度。对任一道来说，深、浅层反射波和不同，动校正量不同，即动校正量随时间而变，这就是动校正中所谓“动”的含义。jt0ix显然既是的函数，又是的函数。ixjt0ijt三、动校正的实现1、计算动校正量ijt2、从对应的存储单元搬到与对应的存储单元中。这样就实现了某道对应时刻的动校正。ijjtt0jt0jt0显然，实现动校正，要进行两个循环：先循环；后循环。jt0ix动校正的波形畸变：由于：深层速度＞浅层速度则：Δt深＜Δt浅所以，动校正总是将反射波波形拉伸。从而使反射波视周期增大、视频率降低。这种情况称为动校正的波形拉伸畸变（或波形畸变）。A(t)－某记录道动校正前的记录，A′(t)－动校正后的记录。显然，波间隔：t1t2＜to1to2如图所示：ttt0浅层波组拉伸严重因此，在动校正后应进行浅层切除，将波形畸变严重部分充零，以免这些波形参与叠加，影响时间剖面的质量。对浅层畸变大的波形切除示意图在浅震勘探中，由动校正引起的波形拉伸畸变较严重，尤其在大炮检距的接收点上。随着勘探工作的深入和勘探地区的复杂化，静校正问题越来越突出，甚至严重困扰着地震勘探工作的开展。四、静校正几何地震学理论前提：以地面为水平面、近地表介质均匀。实际情况：地形起伏不平、地表介质不均，速度变化大，震源深度不一。地震资料处理技术要求：地形水平，炮点、接收点在同一水平面上，低速带均匀。尤其我国西北地区，地表条件比较复杂，静校正问题更为严重。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。在推导反射波时距曲线方程时，假设观测面是一个水平面，地下传播介质是均匀的。但实际情况并非如此，观测面不是一个水平面，通常是起伏不平的，地下传播介质通常也不是均匀的，其表层还存在着低降速带的横向变化。因此野外观测得到的反射波到达时间，不满足双曲线方程，而是一条畸变了的双曲线。静校正就是研究由于地形起伏、地表低降速带横向变化对地震波传播时间的影响，并进行校正。著名地球物理学家迪克斯教授生前曾说，解决好静校正就等于解决了地震勘探中几乎一半的问题。可具体来讲，主要反映在如下几个方面：静校正问题严重影响着剖面的成像质量。静校正问题也会影响到资料的分辨率。静校正还会影响到构造的准确性。静校正工作复杂，需要长期研究。塔里木盆地库车山地1、基准面静校正基准面静校正也称野外静校正，基本思想是人为选定一个静校正基准面，一般在地表与低速带底界面的中部。将所有炮点和检波点都校正到该基准面上，用低速带层以下的速度代替低速带的速度，其目的是将由于地形、低速带和爆炸深度等因素对地震波传播时间的影响加以消除，校正到一个统一的基准面上，从而去掉表层因素的影响，以满足地表水平、表层介质均匀的假设条件。通常包括井深校正、地形校正、低速带校正。这种校正不随时间而变，只与炮点和检波点的位置有关，因此也称之为静校正。(1)井深校正井深校正是将激发源O的位置由井底校正到地面Oj其方法有二:•在井口埋置一井口检波器，记录直达波由O传至地面Oj的时间Δτj，即井深校正值，又称为井口时间。•用已知的表层参数及井深数据，按下式计算井深校正量0vhj式中v0是低速带波速，h是炸药埋置探度。因为井深校正总是向时间增大的方向校正（所有的校正都是减去校正量），故此式前面取负号。(2)地形校正地形校正是将测线上位于不同地形处的炮点和检波点校正到基准面上。炮点和检波点地形校正量分别为:此道（第j炮第i道）总的地形校正量为:地形校正量有正有负，通过h0,hs的正负体现出来。通常规定当测点高于基准面时为正，低于基准面时为负。0001hvsshv01)(100sijhhvhs――接收点到基准面的垂直距离。1.基准面；2.地形线3.基岩顶面4.反射界面O—炮点Sj—接收点野外(一次)静校正量计算示意图(3)低速带校正将基准面下的低速层速度用基岩速度代替，消除由于低速带的存在使地震波传播时间延迟的影响。1400150016001700180019002000555000560000565000570000575000580000585000地表高程高速层顶界面风化层)11('0VVhjj在炮点处的校正量为：在检波点处的校正量为：)11('0VVhii故此道(第j炮第i道)总的低速带校正量为：)11)(('''0VVhhijijji因为基岩速度总大于低速带速度，故低速带校正量总为正。那么，接收点S总的静校正量为：jijij'低速带校正地形校正井深校正静))(11()(1)'(1000000ijshhVVhhVhhV)(1)'(100ijisjhhVhhhhV如果在地面激发，则：))(11()(1'000ijsjijihhVVhhV静用计算机进行处理时，只需将各炮点和检波点的高程、低速带厚度、速度等资料送入处理程序，程序按公式自动算出相应的静校正量。2、折射波静校正基准面静校正需要风化层速度和厚度的信息。但是，野外测量工作有时不能准确地提供这些信息，由于风化层的速度低于下伏地层的速度，因此地震记录上能够记录到来自风化层底界的折射波。一般情况下，折射波先于地下反射波到达地表，我们能够比较容易地从地震记录中识别折射波，进而拾取到折射波的初至时间。而折射波初至时间中包含风化层厚度和速度的信息，利用这些信息进行静校正，通常称之为折射波静校正。五、静校正的实现由于静校正值有正有负，校正时则使记录道样值可能向前(向小时间方向)或向后(向大时间方向)在计算机内存中搬家。如果记录校正值为+4个采样间隔，则该道记录全部样值要向前般动四个单元，搬动时要从小时间的样值开始并依次搬，记录道最前面的四个样值校正后被冲掉，结果第一个样值就是原记录道上的第五个样值，然后把尾部的四个单元冲零。当静校正值是-4个采样间隔时，则该记录道的全部样值要依次向后搬动四个单元，开始搬时将倒数第五个样值搬到最后，并倒序依次向后搬，结果原记录上的最后四个样值冲掉，把最前面的四个单元冲零。对于不满一个采样间隔的校正量则由插值滤波实现校正。由于对于同一道地震记录，静校正值相同，这便是静校正中静的含义。由于技术上的原因或某些人为因素，例如低速带速度及厚度难以测准，使得野外实测资料往往不很准确，故进行了野外静校正后仍残存着剩余静校正量。提取剩余静校正量并加以校正叫剩余静校正。剩余静校正：野外一次静校正是否精确主要取决于：低速带资料的精度。剩余静校正量不能由野外实测资料求得，只能直接利用地震记录提取。实际工作中常用统计方法自动计算剩余静校正量。剩余静校正假设•波在低速带内垂直于地面传播，即同一炮点或同一接收点的剩余静校正量相同。•各炮点（或接收点）由于地形起伏及低速带变化引起的剩余静校正量是随机的，其均值为0，即在一个排列的长度上，有的炮点（或接收点）的剩余静校正量为正，有的为负，其均值为0。静校正随机分布示意图假设在一个排列上，一点激发，24道接收。O1炮第一道S1的静校正量为检炮静1011ssttt以共炮点道集为例，简介其校正法。如图所示：－接收点S1的总静校正量，－表示炮点的校正量，－表示S1点的检波点校正量。同理，可写出同一炮其它接收道的静校正量为静1st炮01t检1st式中：检炮静2012ssttt………检炮静240124ssttt等式左边：各接收道剩余静校正量的平均值；等式右边：第一项，炮点剩余静校正量；第二项，平均值趋于