【正文】 概述 ? 靜校正是在復(fù)雜地表地區(qū)進(jìn)行地震勘探的一個(gè)重要問題，它影響著地震資料的處理結(jié)果和勘探效果。在復(fù)雜地表工區(qū)，一般情況下，地震資料的信噪比都很低，它對地震資料處理的各個(gè)環(huán)節(jié)要求都較高，尤其是對靜校正和速度分析的精度要求較高。 然而對于地表很復(fù)雜的情況 ， 現(xiàn)有的靜校正方法都存在一定的局限性 。 這里提出了一種交互迭代的折射靜校正方法 ， 它適合于解決一些地表復(fù)雜工區(qū)的靜校正問題 。 靜校正是陸地地震資料常規(guī)處理流程中必不可少的一環(huán)。在我國西北地區(qū)，地表?xiàng)l件比較復(fù)雜，靜校正問題尤為嚴(yán)重。目前地震勘探的重點(diǎn)主要在我國的西部，在這些地區(qū)，靜校正問題嚴(yán)重制約著地震勘探的效果，解決好靜校正問題具有重要的理論意義和實(shí)際意義。 我們在推導(dǎo)反射波時(shí)距曲線方程時(shí) ， 假設(shè)觀測面是一個(gè)水平面 ， 地下傳播介質(zhì)是均勻的 。 但實(shí)際情況并非如此 ， 觀測面不是一個(gè)水平面 ， 通常是起伏不平的 ， 地下傳播介質(zhì)通常也不是均勻的 ， 其表層還存在著低降速帶的橫向變化 。 因此野外觀測得到的反射波到達(dá)時(shí)間 ， 不滿足教科書中給出的雙曲線方程 ， 而是一條畸變了的雙曲線 。 靜校正就是研究由于地形起伏 、 地表低降速帶橫向變化對地震波傳播時(shí)間的影響 ， 并進(jìn)行校正 。 著名地球物理學(xué)家迪克斯教授生前曾說 ， 解決好靜校正就等于解決了地震勘探中幾乎一半的問題 。 可見靜校正工作的重要性 。 靜校正是實(shí)現(xiàn) CMP疊加的一項(xiàng)最主要的基礎(chǔ)工作 ， 它直接影響疊加效果 ， 決定疊加剖面的信噪比和剖面的垂向分辨率 ， 同時(shí)又影響疊加速度分析的質(zhì)量 。靜校正量信息來自于兩個(gè)方面 ， 一是從野外直接觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理換算 ， 如地面高程數(shù)據(jù) 、 井口檢波器記錄時(shí)間 、 微測井?dāng)?shù)據(jù) 、 小折射數(shù)據(jù)等；二是從地震記錄中 ， 根據(jù)地下反射波信息或者是初至波記錄信息來求取校正量 。 一般來說 ， 前者稱為基準(zhǔn)面校正或野外靜校正 ， 后者稱為反射波剩余靜校正 (不包括初至折射波法 )。 對于多數(shù)地區(qū) ， 這兩種靜校正工作是都要進(jìn)行的 ， 后者在前者完成以后進(jìn)行 。 在許多陸地勘探區(qū) ， 地表被一層較薄的低速層所覆蓋 ， 地震上通常稱之為風(fēng)化層 ， 它通常指潛水面以上的介質(zhì) ， 地質(zhì)上指的是第一層固結(jié)巖層上面的未壓實(shí)的沉積層 。 在地震資料的采集和處理中 ， 如果不采取適當(dāng)?shù)氖侄?， 這層介質(zhì)的物理特性的變化將使陸地地震資料受到驚人的破壞 。關(guān)于近地表問題 ， 地球物理學(xué)家們進(jìn)行了長期不懈的探索 ， 取得了一些實(shí)用的研究成果 ， 這種研究仍在進(jìn)行 。 許多陸地勘探區(qū)，近地表多為一套較薄的低速帶。但是，有些情況并不這么簡單，變化的高程、風(fēng)化沉積、地下河道、火山巖、變化的潛水面、侵入帶、泥巖沉積、煤層等都常在近地表中出現(xiàn)。由于這些低速層或高速層的存在，就引出了許多復(fù)雜問題。因此，我們必須充分地去認(rèn)識(shí)并盡力去補(bǔ)償它們對地震資料的影響。 二 、 基本原理及實(shí)現(xiàn)步驟 1． 基本假設(shè) 這里所應(yīng)用的靜校正方法假定地下有相對比較穩(wěn)定的折射界面 。 在一般情況下 ， 都可滿足這個(gè)條件 。 另外我們假定地表一致性條件 ， 也就是假定折射波通過低 、 降速層所用的時(shí)間與反射波通過該低 、 降速層所用的時(shí)間大致相等 ， 檢波點(diǎn)靜校正量 、 炮點(diǎn)靜校正量與炮檢距無關(guān) 。 不考慮“ 靜校不靜 ” 的問題 。 2．基本原理 當(dāng)?shù)叵抡凵浣缑嫦鄬ζ骄彆r(shí) ， 若地表不存在靜校正問題 ， 也就是地表沒有高程的變化 ， 近地表速度也沒有橫向變化 ， 則共炮點(diǎn)折射波初至曲線應(yīng)是比較光滑 ， 各個(gè)共炮檢距初至曲線也應(yīng)是比較光滑的 ，各個(gè)共炮檢距初至曲線之間應(yīng)是大致相互平行的 ， 它們隨站號變化的趨勢同折射界面的形狀一定的相似性 。 當(dāng)?shù)乇泶嬖陟o校正量時(shí) ， 共炮點(diǎn)折射波初至曲線 、 共炮檢距折射波初至曲線會(huì)受到畸變 。 對各個(gè)共炮檢距折射波初至曲線進(jìn)行曲線擬合 ， 使擬合曲線盡量光滑 ， 并使各個(gè)共炮檢距折射波初至曲線盡量相互平行 。 可以認(rèn)為擬合時(shí)差是炮點(diǎn)靜校正量和檢波點(diǎn)靜校正量綜合作用的結(jié)果 。按照一些統(tǒng)計(jì)原則對擬合時(shí)差分別在共炮點(diǎn)域 、 共檢波點(diǎn)域 、 共炮檢距域求取炮點(diǎn)靜校正量和檢波靜校正量 。 對共炮檢距折射波初至曲線用計(jì)算出的靜校正量加以校正 ， 再對校后的共炮檢距初至曲線進(jìn)行曲線擬合 ， 再把擬合時(shí)差分解成炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)剩余靜校正量 。 按照上述的方法進(jìn)行迭代 ， 直至當(dāng)前次迭代得到的剩余靜校正量已足夠小 ， 說明迭代已收斂 。 把各次迭代得到的靜校正量進(jìn)行累加 ， 即得到要求的靜校正量 。 3． 計(jì)算步驟 我們采用的折射波靜校正方法的計(jì)算步驟為： （ 1） 高程靜校正 （ 2） 逐炮逐道折射波初至自動(dòng)拾取 （ 3） 交互修改折射波初至自動(dòng)拾取的結(jié)果 （ 4） 逐次迭代計(jì)算靜校正量 （ 5） 用計(jì)算出來的靜校正量對地震資料進(jìn)行 靜校正 應(yīng)該說明的是，如果在進(jìn)行高程靜校正時(shí)采用的是浮動(dòng)基準(zhǔn)面，對疊后記錄需要再做最終基準(zhǔn)面校正。 三 、 結(jié)論 我們系統(tǒng)地對目前出現(xiàn)的靜校正方法進(jìn)行了綜合研究 ， 在此基礎(chǔ)上 ， 提出了交互迭代折射靜校正方法 ， 并開發(fā)了相應(yīng)的軟件包 。 該方法實(shí)用性強(qiáng) ， 軟件包界面友好 ， 使用方便 。 通過處理實(shí)際地震資料表明 ， 該方法適合解決復(fù)雜地表的靜校正問題 ， 它是一種有效 、 可靠的靜校正方法 。 山地線原始單炮記錄 山地線折射靜校正后單炮記錄 原始單炮記錄 應(yīng)用交互折射靜校后單炮記錄 應(yīng)用兩次折射靜校正后單炮記錄 折射靜校前的速度譜 折射靜校后的速度譜 第一次速度分析的速度譜 第二次速度分析的速度譜 未做折射靜校的疊加剖面 折射靜校后的疊加剖面 折射靜校和剩余靜校及二次速度分析后的疊加剖面 折射靜校和二次剩余靜校及二次速度分析后的疊加剖面 3炮原始地震記錄 交互 靜 校正處理的結(jié)果 交互 靜校正處理的剖面 用模擬退火算法 計(jì)算靜校正量 一 、 引 言 獲取準(zhǔn)確的 靜校正 ， 取決于 準(zhǔn)確地計(jì)算道與道之間的時(shí)間延遲 。 常規(guī)的延遲計(jì)算方法是由疊加模型道與所在的同一 CDP的其它未疊加道做互相關(guān) ， 假定模型道與未疊加道之間的差別只是時(shí)移和不相干的噪聲 ， 那么 ， 互相關(guān)函數(shù)的最大值就被當(dāng)作真正時(shí)間延遲的最佳估計(jì) 。 相似性較好的地震道與相關(guān)曲線 模型道與未疊加道具有較好的相似性，互相關(guān)函數(shù)僅存在一個(gè)最大的峰值，對應(yīng)于 8ms。這個(gè)峰值無疑是一個(gè)可靠的估值。 加入不同隨機(jī)靜校正量后的疊加道 是不同擾動(dòng)時(shí)差的疊加模型道，子波主頻 25hz.， 從左到右，第一道擾動(dòng)時(shí)差為 0ms的疊加模型道，后續(xù)依次為擾動(dòng)增量為 5ms的疊加模型道，可看出，當(dāng)擾動(dòng)小于半個(gè)波形周期，雖然波形不斷變寬，但仍然保持原有的層位反射特征。而擾動(dòng)大于半個(gè)波形周期時(shí)，波形的畸變逐漸變大，以至面目全非 互相關(guān)函數(shù)出現(xiàn)幾個(gè)大小近于相等的峰值，最大的峰值對應(yīng)的時(shí)間并不可靠地代表真正的時(shí)間延遲。因常規(guī)的靜校正只是單一地向目標(biāo)函數(shù)減小的方向搜尋，近似的峰值可能以相同的可靠程度被拾取。這就是產(chǎn)生“周期跳躍”的根源。 (相似性較差的地震道與相關(guān)曲線 ) 模擬退火是一個(gè)蒙特 卡羅優(yōu)化過程，它模仿退火的物理過程。將炮點(diǎn)或檢波點(diǎn)擾動(dòng)后的能量，轉(zhuǎn)換成概率曲線，在一定的溫度控制下，按概率分布函數(shù)隨機(jī)取值，它即可向目標(biāo)函數(shù)增大的方向搜尋，也可向目標(biāo)函數(shù)減小的方向搜尋，在溫度控制下，通過迭代的方法，逐漸向目標(biāo)函數(shù)的全局極值逼近，當(dāng)溫度達(dá)到臨界點(diǎn)，即得到全局最優(yōu)解。 地表一致性靜校正模型 設(shè)表示炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)所對應(yīng)的實(shí)際觀測的地震道 ，表示地表一致性條件下記錄的地震道 ， 定義一個(gè)算子 ，它與炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)對應(yīng)的靜校正量和有關(guān) ， 它把未知的地震道延遲了 。 那么 ， 對于實(shí)際觀測的每一地震道 ， 方程 i? ? )( tVGtT ijijij ? 定義了靜校正影響前后的地震道之間的關(guān)系。像這樣的方程對一條地震測線來說，有成千上萬個(gè)。因?yàn)楹臀粗?，所以也未知，在無假設(shè)條件下，盡管是一個(gè)線性算子，但是它的反算子卻未知，因此不能用線性反演算出，實(shí)際上它是個(gè)非線性反演問題。 isjrijG 目標(biāo)函數(shù) 所謂求取的全局最優(yōu)解 ， 也就是這樣一組靜校正值 ， 在排除動(dòng)校速度的影響之下 ， 第一不產(chǎn)生周期跳躍 、 第二使 CDP道集相位同向 。 這時(shí)疊加剖面能量達(dá)到最大 ， 當(dāng)在最大值之前加一負(fù)號 ， 可以將它轉(zhuǎn)換為最小問題 。 不同的和反映出疊加剖面能量的變化 ， 疊加剖面的能量是炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的多元函數(shù) ， 即： isjr? ?rsE,is? ? ? ? ? ?? ?2,rs, ? ? ?? ? ??????? ????c d pc g a t eg o f f s e tojico ocrocstTE 靜校正反演 那么 ， 如何來反演和呢 ？ 。 將在和擾動(dòng)范圍內(nèi)可能的取值當(dāng)作一個(gè)向量 ， 在此向量中的所有元素的排列組合中 ， 必定有一組最佳的靜校正 ， 使剖面的疊加能量達(dá)到最大 。 怎樣得到這組最佳的靜校正值呢 ？ 。 若徹底搜尋 ， 在現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度條件下是不可能的 ， 因?yàn)殪o校正問題的可能答案很多 。 假定每個(gè)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)的靜校正可以取 N個(gè)值 ， 對于 M個(gè)炮點(diǎn)和檢波點(diǎn) ， 就存在個(gè)可能的答案 。 isjr? ?rs,m i n E我們的目的是尋找這樣的一組靜校正量，它能夠使目標(biāo)函數(shù)達(dá)到全局極小，即： 目標(biāo)函數(shù)的形狀反映了靜校正量的可信度，我們把和的分量當(dāng)成一個(gè)維向量的分量。若只有一個(gè)極小值，我們就可以直接求全局極小值：即沿的梯度減小方向搜尋。當(dāng)靜校正量較大或信噪比較低時(shí)，目標(biāo)函數(shù)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)且大小近似極小值，常規(guī)方法沿的梯度減小方向搜尋，很快就能得到的極小值，但這個(gè)極小值不一定是全局極小值，導(dǎo)致疊加剖面所謂 “ 串相位 ” ，其實(shí)質(zhì)上是局部極小值而引起的“ 周期跳躍 ” 。模擬退火方法獨(dú)特之處就在于，在退火溫度控制下，它不但可以沿的梯度減小方向搜尋，而且也可以沿的梯度增大方向搜尋，這就使目標(biāo)函數(shù)向全局極值逼近成為可能。 ? ?rs,EsrM? ?rs,x??x二 、 方法原理 模擬退火技術(shù)自引入地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域后已在靜校正 、 速度分析 、 波組抗反演等求解大規(guī)模優(yōu)化問題中顯示出很強(qiáng)的優(yōu)勢 。 模擬退火的核心思想與熱力學(xué)的原理十分相似 ， 尤其類似于液體流動(dòng)和結(jié)晶 ， 以及金屬冷卻和退火的方式 ， 在高溫下 ， 一種液體的大量分子彼比之間進(jìn)行著相對自由移動(dòng) ， 如果該流體慢慢的冷卻下來 ， 熱能可動(dòng)性便會(huì)消失 。 大量原子常常能夠自行排列成行 ， 形成一個(gè)純凈晶體 ， 對于這個(gè)系統(tǒng)來說 ， 晶體狀態(tài)是能量最低狀態(tài) 。 如果某種液體被迅速冷卻或 “ 猝熄 ” ， 那么它不會(huì)達(dá)到這種狀態(tài) ， 而只能達(dá)到一種具有較高能量的多晶狀態(tài)或非結(jié)晶狀態(tài) 。 三 、 理論模型試驗(yàn) 首先在對應(yīng)的 CDP道集中加入隨機(jī)靜校正量，在此基礎(chǔ)上加入一定量的噪聲。如圖 117是經(jīng)動(dòng)校正后的疊加模型中的某一道集， a為原始模型的道集， b為加入隨機(jī)靜校正量和噪聲前后的道集，可看到，由于給定的靜校正量大于1/2波形周期，反射相位完全被破壞，并掩蓋在噪聲里。 圖 118是常規(guī)靜校正方法求解和模擬退火靜校正求解后的疊加模型，因?yàn)槌Ｒ?guī)靜校正方法不能向目標(biāo)函數(shù)增大的方向搜尋，只能收斂于局部極值，雖然相位連續(xù)，但已改變了原始模型的基本特征。而擬退火靜校正則能較好地恢復(fù)原始模型的形態(tài)，正確成像。 疊后理論模型 模型包含水平層、斷層及正弦曲界面 模型經(jīng)動(dòng)校后的某一道集 原始模型道集 加入隨機(jī)靜校正量和噪聲后的道集 由于給定的靜校正量大于 1/2波形周期，反射相位完全被破壞，并掩蓋在噪聲里 常規(guī)靜校正方法靜校正結(jié)果 模擬退火靜校正結(jié)果 常規(guī)靜校正方法不能向目標(biāo)函數(shù)增大的方向搜尋，只能收斂于局部極值，雖然相位連續(xù)，但已改變了原始模型的基本特征。而擬退火靜校正則能較好地恢復(fù)原始模型的形態(tài)，正確成像 常規(guī)靜校正方法得到的最佳疊加剖面 模擬退火靜校正后的疊加剖面 五、結(jié)論 通過以上的理論模型與實(shí)際地震資料的處理，可以看出，模擬退火靜校正方法，是一種解決復(fù)雜地表結(jié)構(gòu)引起的大靜校正量問題的新途徑。近幾年來，國內(nèi)外有關(guān)模擬退火靜校正方法的論文不斷發(fā)表，大量的實(shí)例已證明，模擬退火靜校正方法在解決地表非均勻性引起的大靜校正量方面，效果明顯。甚至有些測線會(huì)出現(xiàn)意想不到的 “ 戲劇 ” 性