海上地震资料处理中的潮汐静校正处理研究及应用

杨 薇，朱江梅，2，张兴岩，黄莉娜，

(1.中海油能源发展钻采工程研究院 地球物理研究所，湛江 524057； 2.成都理工大学，成都 610059)

0 引言

海洋地震资料受采集环境的影响，拖缆采集的数据在静校正上主要受潮汐的影响,对地震数据的影响主要表现在垂直采集方向不同潮高时采集的测线间存在错动,造成不同相叠加,降低了分辨率，影响了连续性和成像效果[1](图1)。

图1 潮汐影响在联络测线的表现Fig．1 Tidal impact on crossline

目前潮汐校正主要采用按潮汐表来计算校正量的方法[2]，但这种方法有一定的缺陷：①潮汐表一般为预测的潮汐变化规律,与实际的潮汐变化有一定的时差,并随着日期的变更而变化；②在同一时间，同一海域的不同工区由于受海岸、海底地形、水深以及风等非人为因素的影响，潮涨潮落的时间和幅度都会有差别。因而即使使用观测站实际观测的潮汐值(一般很难得到),也会与所施工工区的潮汐变化存在差异[3-4]。

随着全球定位系统(GPS)精度的提高，高程测量的精度逐渐可以满足地震数据处理的要求。Henry等人[5-6]提出了利用差分 GPS 数据进行潮汐校正，差分 GPS 测得的高程误差控制在几十厘米的范围；刘铮等人[7-8]提出的SkyFix XP 定位系统,利用新一代厘米级 DGPS 技术，能够高精度的实时测量高程值，且获得高程值的位置与地震采集时的炮点位置相同,这种技术是目前我国海洋地震采集中广泛采用的测量高程的定位系统，高程误差控制在 10cm 以下，这一精度完全可以满足潮汐静校正的要求。作者讨论了应用 SkyFix XP 定位系统测量的高程数据进行潮汐校正技术,分析了该技术的实现过程及原理依据。

1 原理

潮汐校正需要计算出地震波来回通过基准海平面与放炮时海平面之间的薄层水体所经历的时间，这个时间称为校正时差。把校正时差加到地震道采样时间上，就实现了把勘探区域的全部地震数据都校置在同一观察平面，即基准海面上。

综上所述，计算校正时差原应该用基准海面的高程减去放炮海面的高程，再把所得的高程差的两倍除以地震波在水中的传播速度，但是导航数据文件没有提供基准海面高程和放炮海面高程，它提供的是卫星导航数据接收仪的基准高程和放炮高程。假设基准高程相对于基准海平面，放炮高程相对于放炮海平面，卫星接收仪基准高程与放炮高程之差等于基准海面高程与放炮海面高度之差。因而在实际计算中，用卫星接收仪的高程差代替海平面的高程差计算公式为：

T=2(A-B)/V

其中T是校正时差(ms)；A是卫星接收仪基准高程(m)；B是卫星接收仪放炮高程(m)；V是地震波在水中的传播速度(m/ms)。

图2 原始高程图Fig．2 Original elevation map

2 数据编辑平滑

由于卫星接收仪内外各种随机因素的影响，放炮高程数据存在野值，而且数据大小频繁密集交替变化。在数据曲线形态上，野值有的表现为高耸的尖峰和急坠的深谷，有的表现为陡立的高台和突陷的深坑。数据频密的大小交替表现为锯齿状的曲线形态(图2)，要想获得良好的校正效果，必须去除野值和平滑数据。

2.1 去除野值

去除野值是通过数据编辑来实现。野值有两种：①过度偏离基准高程；②相对于邻近数据的变化幅度远远大于总体数据的平均变化幅度。对于第一类数据用邻近的正常数据取代之，对于第二类数据是把其变化幅度减小至平均幅度。过度偏离的界定是偏离超过 5 m，过度变化的界定是大于平均幅度的两倍。

2.2 平滑数据

经过编辑去除野值后的数据还需要做数据平滑，以消除数据的频密锯齿状起伏，平滑后的数据才符合潮汐平缓涨落的规律。多项式拟合是平滑数据的良好方法，多项式阶数越高，拟合平滑效果越好。对于放炮高程数据，实验表明，6 阶是一个平滑效果很好、计算量又不太大的阶数。

设一条测线有几个高程数据(h1,h2,…,hn)，对应炮号(s1,s2,…,sn)。多项式拟合函数为

为了使Q达到最小，根据求极值原理，分别计算Q对应的a0、a1、…、a6偏导数，并令其等于零。把所得的方程组加以整理，得到一个如下矩阵形式的方程组。

求解这个方程组，就可得到待定系数(a0，a1, …，a6)及平滑系数。

从单条航海线平滑前、后的高程值对比(图3)和整个三维区平滑前、后的高程值对比(图4)，可以看到，在平滑后，随着炮号的改变高程值的变化变得平滑，这样在进行潮汐静校正时可以避免校正值出现跳点、校正后出现新的假的垂直错动，以影响资料成像质量。求出平滑后的高程，与基准海平面相减，即可求出潮汐静校正量，进行潮汐静校正处理。

图3 单条航海线高程数据平滑前后对比Fig．3 The comparison of signal line height data before and after smooth

图4 整个三维区高程数据平滑前后对比Fig．4 The comparison of 3D area height data before and after smooth(a)平滑前；(b)平滑后

3 潮汐静校正应用实例

南海L工区为大面积三维工区，水深变化较大，在 200 m～1 200 m 之间，海底地崎岖，采集时间超过一个月，采集到的高程值存在野值，跳点较多。在本工区进行潮汐进校正时，首先应用全区高程值计算得到基准海平面，然后应用本文讨论的高程值平滑处理得到平滑后的高程，再与基准海平面相减，得到潮汐校正量，最后对数据进行潮汐静校正。

采集环境变化产生的垂直断层现象(图1)通过潮汐静校正被消除(图5)，从潮汐静校正前后的时间切片对比(图6)可以看出，潮汐静校正后，由于潮汐引起的采集脚印得到有效地压制，地层成像得到明显改善，消除了对构造解释的不确定性，潮汐静校正后的成像更有利于构造圈闭刻画。

图5 潮汐静校正后联络测线Fig．5 The crossline after tidal correction

图6 潮汐静校正前后时间切片对比Fig．6 Time slice comparison between before and after tidal correction(a)潮汐静校正前时间切片; (b)潮汐静校正后时间切片

4 结论

在地震资料处理中，潮汐作用直接影响成像的质量，导致错误的层位解释及储层预测，因此潮汐静校正在处理中是十分必要的。本文讨论的对实时测量的高程进行处理及利用处理后的高程值进行潮汐静校正，不但可以有效地消除潮汐的影响，还能够消除部分采集过程中实时的洋流及大风浪的影响，相比利用潮汐表进行潮汐校正更具有针对性和可靠性，有利于构造成像，解释及储层预测等后续工作。

参考文献：

[1] 谢玉洪，陈志宏，朱江梅,等.海上地震数据处理中采集脚印分析与衰减处理[J].天然气工业，2010，30(9)：29-31.

[2] 朱江梅，邓勇，陈瑜，等. 应用剩余静校正衰减采集脚印:在南海某工区中的尝试[J]．热带海洋学报，2011,30(2)：131-136.

[3] 董世泰，刘雯林，乐金.压制三维地震数据采集脚印的方法研究[J].石油地球物理勘探，2007,40(1)：7-10.

[4] 庄祖垠，姜华，易淑昌,等.基于潮位预测的潮汐校正技术[J].工程地球物理学报，2013，10(3)：286-290.

[5] LACOMBEL C, SCHULTZEN J, BUTT S, et al. Correction for water velocity variations and tidal statics[C]. Vienna:EAGE 68thConference & Exhibition, 2006.

[6] HENNRY B, BUTT S, IGOE M, et al. Correction of tidal statics using new generation difference GPS technology[C]. Petex: Poster session, 2004.

[7] 胡斐 ，刘铮.利用SkyFix XP高程对高分辨率三维地震资料进行潮汐校正的方法[J]. 中国海上油气， 2007,19(6)： 377-380.

[8] 陈华，王征，张亚斌. 海上地震资料潮汐校正技术的分析及应用[J].石油天然气学报，2011，33(1)：90-94.