复杂山地约束层析反演技术的应用.pdfVIP

中国地球科学联合学术年会 2014 ·1119 · 复杂山地约束层析反演技术及应用 王海立* 宁宏晓 马立新 于宝华 赵荣艳 东方地球物理公司青海物探处 摘要 对于复杂山地的约束层析反演，目前主要依赖于微测井资料建立初始速度模型。但复杂山地 微测井实施困难且探测深度有限，很难控制纵、横向速度的变化，无法提供准确的约束速度。本文提出 了一种CMP域初至约束层析反演方法：在CMP域利用初至控制点分层，先采用内插的方式建立起整条 测线（网）的近地表初始速度模型，再进行约束层析反演。通过灵活选取速度控制点、充分利用远偏移 距初至信息，横向上更好的控制了空间速度的分布，纵向上提高了速度精度，反演的速度模型与实际地 层速度的一致性更高，提高了复杂地区层析反演精度，取得了较好的静校正叠加效果。 关键词 CMP域 约束 层析反演 建模 静校正 一、引言 层析反演技术将复杂的近地表网格化，利用地震波走时计算近地表速度模型，在静校正计算和偏移 速度建模中得到了广泛的应用[1] 。但是层析反演作为一种广义线性反演算法，反演获取的速度模型是实 际速度模型的旅行时的等效表达，受各种因素的影响，在实际应用中存在多解性问题[2] 。为此在反演过 程中需要加入已知初始速度信息作为约束条件，以提高速度反演的稳定性与精度。对于复杂山地的约束 层析反演，目前主要依赖于微测井资料建立初始速度信息。但是，受复杂山地地形和表层的剧烈变化影 响，实施微测井所耗的人力、物力资源巨大，微测井难以大量布设，很难控制表层速度的空间横向变化； 而且，在低降速带巨厚区，微测井探测深度有限，很难满足初始速度模型在纵向上的要求。近年来，物 探工程师们根据各种地球物理方法求解速度的特点，提出了很多约束层析反演方法，以减少反演的多解 性。袁刚等提出了采用小折射、微测井资料约束层析反演的方法；王孝等提出了多信息约束初至层析反 演近地表速度模型的方法；陈国金等提出了由直达波旅行时获取初始速度模型约束反演的方法； Paradigm 地球物理公司则推出了反射波约束反演(CVI)技术。本文提出了一种利用CMP域初至约束层析 反演速度的方法，提高了纵向速度精度，横向上更好控制了空间速度的分布，反演的速度模型与实际地 层速度模型的一致性更高，提高了复杂地区层析反演精度。 二、约束层析反演技术基本原理 层析反演近地表模型是一种非线性模型反演技术，利用地震记录的初至波信息对近地表结构进行速 度模型反演，它将复杂的地表地质模型微元化，假设微元内介质是稳定不变的，用网络法进行射线正演， 将地震波的走时描述为对介质慢度函数沿射线路径的线积分： r T ∫S ( x , z ) dl (1) s dl s r (1)式中： 为地下介质的慢度函数； 为射线路径的微分；T 为地震波从源点 到接收点 S ( x , z ) 的旅行时。层析反演就是根据已知波的走时矩阵T 反演近地表速度场慢度函数 S ( x , z ) 的方法。 在层析反演过程中，首先给定一个初始慢度场 S （如常速模型、层状速度模型），通过正演计算， 求得射线路径 A 和理论走时 T ，进而计算走时时差矩阵ΔT 和慢度修正量 ΔS ，再迭代求解矩阵方 程组(2): A •ΔS ΔT (2) (2)式中：A 为射线路径集合的Jacobi矩阵；ΔS 为慢度修正量；ΔT 为旅行时残差。如果给ΔT 施加一定扰动，求解方程时将无法判断 S ( x , z ) 发生了变化，还是 A 发生了变化，或二者同时发生了 ·1120 · 中国地球科学联合学术年会 2014 改变，即由旅行时残差不能同时准确反演出速度