0 引言

静校正是地震勘探资料成像处理中的关键环节，其主要目的是消除工区内的地表高程变化，近地表浅层速度和厚度的横向变化，使得勘探目标层的上覆地层满足水平均匀层状介质的经典理论假设(牛滨华等，2002；陆基孟和王永刚，2011).目前主要采用地表一致性基准面静校正(野外静校正)和剩余静校正，以及非地表一致性剩余静校正.基准面静校正主要解决长波长静校问题，主要有高程静校、模型静校、折射静校、层析静校等方法(国九英等，1992；张新立等，2002；林依华等，2003；潘宏勋等，2003；Cox，2004；林伯香等，2006；韩晓丽等，2008；张恒超和李学聪，2010；于豪，2012).地表一致性剩余静校正一般采用最大能量法、广义线性反演法、模拟退火法等方法，通过对各地震道与模型道之间的延迟时间进行计算而得到剩余静校量，解决速度模型误差和静校正方法本身的误差所产生的剩余问题(Ronen and Claerbout, 1985；陈启元等，2001；吴波等，2012；徐锦承和张剑锋，2016).在实际生产中一般采用一次基准面静校正和多次剩余静校正的组合方案，就能解决好静校正问题，提高地震剖面成像质量.然而，当近地表浅层的速度和厚度较大时，深层目标层的反射波并不都是垂直出射地表，这在黄土塬地区和基岩出露的山区比较明显，静校量会随炮检距和方位角的不同而不同，不再满足地表一致性假设.这个时候需要进行非地表一致性的静校正.一般通过浮动基准面静校解决短波长静校，再在叠加剖面上采用非地表一致性剩余静校解决长波长问题；另外，也有通过对炮检距分块进行静校，实施非地表一致性静校正(陈启元等，2001；李辉锋和邹强，2005；唐进，2013).

在实际工作中，还存在一种类似非地表一致性静校正问题，即不同检波器之间存在不同的仪器系统延迟时间.在相同的接收点位置上，不同时间内使用了不同的检波器时，如果不同检波器的仪器系统延迟时间相差较大，将会导致该接收点上的检波器静校量出现多值现象.该问题不满足地表一致性假设，也与常规的非地表一致性静校正适用条件不相同.本文将就该问题进行分析，提出解决思路与方法.

1 共姿态道集

共姿态道集是共接收点道集中的子集，即按照检波器的布设姿态不同，在共接收点道集中抽出对应的地震数据重新组成新的子集，其在工区的标识码是共接收点道集标识码和姿态标识码的组合.目前，关于基于共姿态道集的震幅补偿和横波方位角校正研究已经展开，并在实际生产中得到了应用和检验(何登科和彭苏萍，2016；He and Peng, 2016；何登科等，2016).本文将在共姿态道集的基础上分析研究静校正问题.

存在共姿态道集现象的原因主要有两个方面，一方面是在相同接收点位置上不同时间段布设了不同的检波器.例如，在陆地勘探的多次覆盖技术施工中，为了获得均匀的覆盖次数，地震观测系统将按照设计要求向前移动一定的距离，滚动施工.一般在两束观测系统的重叠部分，相同接收点位置上会在不同的施工时间上布设了不同的检波器.另外，为了检波器等的财产安全，在施工中会在收工的时候收回当天布设的所有检波器，第二天再重新布设.这样就会在相同的接收点位置上插拔布设了不同的检波器.这两种情况下都将会在相同接收点位置上布设了不同的检波器，其系统灵敏度、倾斜姿态、与大地耦合程度都可能不同；即使是偶然布设了相同的检波器，其倾斜姿态、与大地耦合程度都可能不同，一定程度上也认为是不同的检波器.

另一方面，由于外力的影响导致不同时间段，检波器的倾斜姿态和与大地的耦合程度发生了改变.例如，在冬天施工过程中，近地表地层因夜间温度较低形成冻土，早上布设了检波器，中午以后因气温上升导致近地表地层中的冰融化，检波器会发生倾斜，甚至倾倒，其与大地的耦合程度发生改变.在灌木丛中施工时，如果风力较大，连接检波器的线缆难免会拖曳检波器，导致检波器的姿态发生改变，其与大地的耦合程度发生变化.

为了研究在相同接收点位置上不同检波器，以及相同检波器的不同姿态对于地震勘探数据的影响，将不同姿态的检波器所接收的地震数据从共接收点道集中抽出来组成子集，进行对比分析和研究.在分析中还可以看到检波器不同的姿态对应着不同的数据采集时间.因此，全工区各个接收点位置上的检波器的姿态个数一定程度上反映了整个工区的施工情况和各束(或各个排列)观测系统的施工先后顺序.如图 1所示，图 1a是D工区的共接收点覆盖次数图，在测区范围内基本上是均匀的.图 1b显示的是该工区的检波器的姿态个数的分布，从图 1b上明显看到沿东北—西南方向上有三个条带，中间条带的姿态个数明显高于两侧的，即该中间条带的检波器插拔次数整体增加，可以推测出该工区的施工顺序是沿东北—西南方向来回施工.对照野外施工班报记录(如表 1所示)，该区共施工24束，束线方向是西北—东南，每一束的检波器编号从西北向东南方向逐渐增大.施工顺序是先施工每一束的大号检波器部分再施工小号部分，即先在东边的检波器区域由西南向东北依次施工，再在西边由东北向西南依次施工.于是在中间重合部分因多次插拔布设检波器，所涵盖的检波器的姿态个数才会更多.

2 基于共姿态道集的静校正方法

当在同一个共接收点道集中存在多个不同的共姿态道集时，所接收的地震数据在方位角特性和震幅能量特性上有所不同，与地表一致性原理不相吻合，相关问题在共姿态道集的框架下得到了较好的解决(何登科和彭苏萍，2016；He and Peng, 2016；何登科等，2016).对于不同姿态的检波器起跳时间特性(即静校正问题)，也可能不符合地表一致性原理假设，尤其是当不同姿态道集中使用了不同的检波器，而且检波器之间存在较大系统时间延迟时.这种现象在实际生产中并不少见.因为虽然检波器在出厂的时候都进行过系统检测，其灵敏度和系统延迟时间等参数都基本上是一致的，但是在长期的使用过程中，因损害、老化等原因，不同的检波器会可能具有不同的系统时间延迟.因此，如果在相同接收点位置上布设了不同的检波器，其系统时间延迟不同，会导致检波器的静校正量不同.在同一接收点位置上，相同检波器因风吹、冻土融化等外力作用导致其倾斜姿态不同会形成多个共姿态道集，对于地震数据的分析结果中没有发现显著的起跳时间特性差异，不同的共姿态道集之间的静校正问题不明显.

目前，基于共姿态道集的静校正方法旨在解决相同接收点位置有不同姿态的检波器所产生的静校正量问题，该静校正问题主要是由于不同共姿态道集之间所使用的检波器的系统时间延迟差异较大而产生的.新方法从基本原理和方法上来说，与现有的静校正方法原理是一样的.不过，也不是简单的将检波点分量的计算替换成姿态分量，因为其他分量的静校正问题与检波点的是互相耦合的，同时按现有技术来实现将需要对不同姿态的检波器进行若干组合计算，其计算量是巨大的.因此，需要思考以下基本理论问题和关键技术.

(1) 地震勘探中静校正问题的基本理论假设：工区的地震地质条件是水平地表、水平均匀层状低降速带.

这一关键问题容易从经典理论中时距曲线的导出及其特点得到论证(牛滨华等，2002；陆基孟和王永刚，2011)，即使从波动方程在地震数据处理流程中的理论指导和技术应用角度来看，静校正问题也是将波动方程中参数的维数降低以后趋于水平地表、水平均匀层状低降速带(杨文采，2012).

在该基本理论假设下，静校正问题的检验标准以地震波初至时间曲线是否平滑为宜.因为初至时间中的直达波初至时间和折射波初至时间都是随炮检距线性变化的.因此，在研究中将首先分析直达波和折射波的速度，其次应用相应的速度对初至时间进行线性动校正.最后通过对静校正量的分析与应用将线性动校正之后的初至时间进行平滑，最终完成静校正处理.

所以，在该理论假设条件下，静校正流程能够更好地处理共接收点道集中存在多个不同姿态的检波器的静校正问题，可以将不同姿态的检波器所采集到的地震数据分开进行：首先，在单炮记录中分别估算不同姿态的检波器静校正量；其次，在共姿态道集中分别估算炮点静校正量；最后，再进行统计分析得到每一个炮点和每一个姿态下的检波器的最终静校正量.

(2) 地震勘探中静校正问题不仅包括近地表风化带的厚度和速度分布不均匀所产生的静校正量，同时还包括不同检波器的系统延迟所产生的静校正量.

前者是经典静校正方法和技术的主要研究对象和关键问题所在.而后者一般采用非地表一致性的时间校正来完成，而且经常会被忽视，尤其是在采用基于某个标志层的剩余静校正之后，普遍默认已经解决了静校正问题.

但是，后者的问题在某些工区，尤其是使用了仪器系统一致性问题严重的检波器的工区比较严重.在相同接收点中不同的检波器所接收的地震数据之间，即不同的共姿态道集之间是存在非地表一致性静校正问题，表现为检波器的系统时间延迟，但是在同一共姿态道集内部的地震数据是符合地表一致性静校正条件的.因此，需要在基于共姿态道集下的静校正方法中，区别对待各个炮点和各个不同姿态的检波器，不仅能解决近地表风化带的厚度和速度分布不均匀所产生的静校正问题，同时也能解决相同接收点中检波器的系统时间延迟问题.

(3) 经线性动校正后，单炮记录中相邻检波器对应的初至时间差等同于检波器静校正量之差；共姿态道集中相邻炮点对应的初至时间差等同于炮点静校正量之差；采用差分静校正校正方法能够分析得到相应的静校正量.

在水平地表、水平层状介质下，如果没有静校正问题则线性动校正后的初至时距曲线是线性的，如果有静校正量则相邻地震道的初至时间差等同于对应的静校正量之差.通过采用差分技术容易分离得到对应的炮点静校正量或者检波器静校正量(国九英等，1992).与其他静校正方法和技术相比较，差分静校不受制于接收点位置的地表一致性条件，更适合于基于共姿态道集下的静校正方法.

假设某共姿态道集中两相邻炮点对应的地震初至时间为t₁和t₂，炮检距分别为X₁和X₂，都处在同一个直达波(或者折射波)接收窗口，其对应的直达波(或者折射波)速度为V，则线性动校正之后的初至时间分别为T₁=t₁-X₁/V，T₂=t₂-X₂/V.如果没有静校正问题，线性动校正之后的初至时间T₁和T₂将基本相等；如果有静校正问题，上述T₁和T₂两者之差等同于静校正量之差.

若在直达波(或折射波)接收窗口中有N(N为奇数)道相邻的地震记录，以一个简单例子来说，假设N=9，则依次求差值，对应的有8个静校正量差值，

(1)

从上到下各式子依次分别乘以系数1，2，3，4，4，3，2，1，对前四项进行求和可得：

(2)

对上式的后四项求和可得：

(3)

(3) 式减(2)式，并将系数相同的项合并可得：

(4)

假设在平滑地表或者平滑低速带的情况下，9个相邻检波器对应的静校正量之和趋于零，则可以计算得到居中的检波器的静校正量：

(5)

一般地，可以根据具体的地质地震条件选择合适的检波器个数，逐次滑动计算出对应的检波器静校正量，其计算公式为：

(6)

对应的，两端的少数检波器的静校正量可以根据上述公式(6)进行平滑外推得到.最后，对各个炮点对应的所有计算静校量进行统计分析可以得到其最终的静校量，同样，对于各个共姿态道集的检波器所对应的静校量进行统计分析也可以得到其最终的静校量.

3 基于共姿态道集的静校正实例

在陆上地震勘探实际生产过程中，同一检波点位置上具有若干个不同姿态的检波器的现象是比较普遍的.为验证方法有效性，采用本文方法对Y工区的地震勘探数据进行静校正处理，其中检波器姿态依据野外班报记录和采集系统的倾角记录进行识别和划分，划分后工区内最多的检波姿态个数为21次.

图 2a所示为该工区经线性动校正之后的单炮记录，单炮记录中除了个别的地震道外，地震初至波整体比较平缓.经过折射静校正以后，其初至波更加平滑连续，各个同相轴也更加平滑连续，不过仍然有个别地震道的初至波起跳存在异常(见图 2b).利用基于共姿态道集的静校正新方法进行静校正量分析计算并应用以后，对应单炮记录中的静校正得到了较好的解决.如图 2c图所示，首先，经静校正之后没有解决的个别道的问题得到了较好的解决，没有了起跳异常，所有的初至都平滑连续.其次，从初至部分和各个同相轴来看，采用新方法静校正效果更好，高频静校得到较好的改善，浅部的同相轴线性特征显著.

另外，新方法的提出主要针对相同接收点物理位置上存在多个不同姿态的检波器问题，因此对于共接收点道集上的静校正问题更能体现其优势所在.如图 3a所示的共接收点道集中，原始记录中能够看到明显的静校正问题，对于常规的静校正技术来看可能存在严重的炮点静校正问题.但是，在经过折射静校正之后，仍然存在炮点静校正问题(见图 3b图).经过分析发现该共接收点道集中的起跳台阶问题对应着两个不同的姿态，采用新方法静校正之后(见图 3c图)，没有起跳台阶现象，同时同相轴光滑连续，较好地解决了静校正问题.

4 结论与讨论

静校正问题是地震勘探中一个突出的关键技术，一般主要采用地表一致性基准面静校正和剩余静校正，再辅以非地表一致性剩余静校正就能较好地解决.然而，实际地震采集过程中，当在相同接收点位置上不同时间内插拔布设了不同的检波器，且检波器的仪器系统延迟时间差异较大时，对于目前基于地表一致性理论假设的基准面静校正和剩余静校正，以及非地表一致性剩余静校正都不具备适用条件.在目前的静校正方法和技术中，依据地表一致性原理只关注到的共炮点道集和共接收点道集，默认共接收点道集中的静校正量只有一个，忽略了相同接收点位置上可能多次布设了不同的检波器的现象.本文从共接收点道集中存在不同时间可能布设了不同系统延迟时间的检波器这一现象出发，分析指出相同接收点上不同姿态道集之间可能存在非地表一致性静校问题，而同一共姿态道集内部的地震数据符合地表一致性静校正条件，提出了具体的解决办法.一方面，从实例中的校正结果可以看到该方法的有效性，可以供工业生产实践借鉴应用；另一方面，对于地表一致性问题进行了补充和完善，可以指导地表一致性其他领域的理论研究，完善方法技术流程.

另外，在共接收点道集中，不同姿态道集的地震数据可能是不同的检波器，不仅会因检波器的系统延迟时间的不同而存在静校正问题，同时也会因检波器的姿态不同、与大地的耦合程度不同而存在振幅、方位角等特性的差异，目前已经进行了相关的研究.然而，共接收点道集中的不同姿态道集也可能是检波器倾斜姿态不同而检波器是相同的情况，这在冻土地区和灌木丛林施工中比较普遍，其振幅、方位角等特性是比较明显的，对其也已经开展了研究，但是对于时间特性，即检波器的起跳时间延迟问题，目前的研究结果中暂时没有发现显著的起跳时间延迟问题，需要更进一步研究.不过，在静校正新方法中仍然认为类似原因形成的姿态道集存在自己相应的静校正量，参与计算，只要类似的姿态道集内所覆盖的单炮记录数量满足统计样本数.

检波器姿态识别与划分是本文提出的新方法的基础.目前的研究数据中都记录了完整的倾斜角度和施工班报，可以此为依据划分检波器的姿态，抽共姿态道集，进而分析和应用静校正量.如果在没有相关倾斜角度记录的地震数据中，尤其在常规的纵波单分量数据中一般是没有倾角记录的，如何从地震数据中通过统计分析来识别和划分不同姿态，有待研究.不过，目前可以直接根据班报记录找到各个接收点位置每次布设检波器的时间，从而根据布设时间来划分检波器的姿态，抽取共姿态道集，就能实施本文所提出的静校正.