近年来，多分量转换波技术得到越来越广泛的应用，它在岩性分析、流体识别、裂缝检测以及各向异性储层的成像等方面表现出明显的优势(芦俊等，2010，2011).然而，转换波的静校正是多分量地震数据处理中的难点.由于近地表的横波速度很低，且传播速度不受潜水面的影响，导致转换波接收点的静校正量比传统纵波的静校正量大得多(通常是纵波的2~10倍)，用常规算法进行校正常常会出现不稳定的“周期跳跃”现象(Yang et al.，2012).此外，近地表的横向非均匀性导致了横波的传播可能没有明显的、统一的稳定低速带，转换波检波点静校正缺乏合适的基准面(Lu et al.，2012).因此，研究适应转换波特点的静校正算法是多分量地震发展的要求，也是领域急待解决的问题.

众多学者对转换波静校正的问题进行了探讨，并取得了一定成果(何兵寿等，2006；张旭东，2010；张正峰等，2013).其主要思路大致分为以下三种：第一种是杨海申等提出的转换波延迟时静校正(杨海申等，2006).该方法比较巧妙地使用纵波和转换波的初至时差来求取转换波静校正量，而实际转换波初至往往被纵波信号所淹没，初至拾取十分复杂，使得该方法有一定的局限性(陈启元等，2001；郭桂红等，2003).第二种是ArminW.Schafter提出的转换波折射静校正方法(Schafer，1991).该方法通过横波折射波建立横波的表层速度与厚度模型，然后根据模型通过正演计算各点的静校正量.由于这种方法需要横波资料且需要不断的迭代调整、反演浅层横波速度结构，实际应用十分复杂；另外该方法存在多解性的问题，实际效果并不理想.第三种是 Cary等提出的利用共接收点道集相干来解决短波长静校正量(Cary and Eaton，1993).由于该算法假设的前提为地下构造平缓，因此当地下起伏较大，地形比较复杂的时候，无法获得正确的校正量，大大限制了该方法的使用，而且该方法只适用于解决短波长校正.综合分析，这些方法假设较多，计算较为复杂，实际应用受到限制；并且这些方法基本上都是建立在地表一致性假设的基础之上.而实际复杂的地质环境并不满足这一假设，因此基于地表性一致性假设的静校正方法都有一定的局限性.另外，当无法获得准确的共成像点道集，利用存在剩余正常时差的数据同样得不到好的效果(胡中平和张山，1995；何光明等，2006)，需要多种静校正方法的组合应用才能做好转换波数据的静校正.

本文尝试给出一种在模型道的基础上进行转换波静校正的方法.先直接在模型道中寻找波峰，然后以模型道各个波峰作为求取静校正的基准线，同一成像点道集内的各道上的波峰按一定原则分别向各个基准线平移并对齐，以达到静校正的目的.尽管本文方法需要用到模型道，类似于剩余静校正，但和常规剩余静校正的出发点有所不同.常规剩余静校正是弥补由于野外实测资料(低速带速度、厚度等)不准带来的在野外一次静校正后残存的剩余校正量(李全胜等，2005).本文方法解决的问题是：在CCP道集上，不同反射时间位置上的同相轴对应的炮点与检波点来自不同的位置，即同一检波点的地震道需要拆散后贡献给不同的成像时间位置，而对应不同的成像时间，静校正量是不同的.所以常规静校正方法不适用于转换波的成像道集，必须在不同时间位置采用不同的校正量，这是本文提出的时变静校正方法的理论依据.

转换波上行波和下行波的传播路径不对称，为了实现转换波的静校正，传统方法是在野外一次静校正之后，抽取CCP道集，再基于常规纵波剩余静校正的方法对转换波进行剩余静校正(赵秀莲等，2004).该方法的缺陷在于：在CCP道集上，不同时间的转换波并不是来自同一反射点，所以求取的剩余静校正量不适用于整个道集的静校正.针对该问题，本文考虑在共成像点道集上求取静校正量，但CCP道集对于同一道而言不同的反射时间对应不同的炮检对(如图 1中A、A’所示)，也就对应不同的校正量.所以必须在不同时间位置采用不同的静校正量，即时变静校正.

图 1

Fig.1

图 1 转换波传播方式示意图 Fig. 1 The schematic of converted wave’s transmission

由于CCP道集上，转换波不同时间位置的静校正量不同，所以不同反射时间的静校正基准时间必须在求取静校正量之前进行标定.本文考虑用模型道来获得基准时间，获得模型道的方法有两种，一是采用多道同相叠加来获得叠加模型道，由于剩余静校正量具有短波长性质，正负变化大，把各道叠加后会部分或全部地抵消，所以叠加道不含短波长相对剩余静校正量，可以把叠加道作为初始模型道.二是由合成记录标定得到的模型道.当测井曲线质量较好并且得到的合成记录与井旁道地震记录相关性较高时，以合成记录作为时移的模型道.

为提高选取模型道的准确性，以某个经常规动、静校正后的CCP道集为中心道，把该中心道相邻CCP道集叠加起来构成初始模型道.即

当动校误差较大时道集叠加可能使叠加道波峰正负抵消，使得模型道波峰弱化甚至消失，以致得不到好的时移基准位置，这时需要以合成记录作为模型道.合成记录作为模型道在有井的地方直接通过测井合成记录标定得到，有VSP资料时直接用VSP进行标定.由于多数工区测井资料有限，为了将测井合成记录约束道应用到尽可能多的位置上需要将前述得到的合成记录进行插值.在插值前需要以标定好的层位在初叠剖面上进行层位拾取并反演剖面，得到反演剖面后对层位重新进行拾取，这些层位将作为合成记录插值时的约束.另外，由于纵波记录道一般较好，因此在对转换波合成记录进行插值时需用纵波记录道上的标志层进行限制.获得较好的全工区合成记录后，基于该记录进行时变静校正.

在获得初始模型道后自动拾取模型道的波峰，以此作为中心道单道各采样点时移的标准.中心道波峰拾取规则、流程如图 2所示.以模型道波峰为基准搜索中心道叠前数据的波峰，向上搜寻范围不能超过上一个时窗已经确定的波峰位置(图中虚线H_x的位置)，向下不能超过模型道上搜寻起始位置的下一个波峰的位置(图中T_x的位置)，以搜寻到离搜寻起始位置最近的波峰为目标波峰H.

图 2

Fig.2

图 2 中心道波峰拾取流程 (a) 道集; (b) 叠加道. Fig. 2 The process of searching centre trace wave peak

波峰拾取后，地震数据被其分为若干个时窗.为了对拾取波峰进行质量控制定义时移系数S_i，n，j为

如前所述在某个中心道集上拾取的波峰H与叠加剖面的波峰T(图 3)一一对应.各采样点的时移原则如图 3所示.

图 3

Fig.3

图 3 时移原则示意图 Fig. 3 The schematic of time-shift

定义时变比例scal_i，n，j，当(H_xi，n，j-H_Si，n，j)/(T_xi，n，j-T_Si，n，j)≥1时(如图 3a)，有

则时窗内P点到P′的静校正量为

则P点到P’点的静校正量

根据上述计算结果，应用静校正量对 CCP道集中的各道进行时变静校正，计算公式为

当获得各道各采样点的时移量进行时移后，将时移校正后的道集重新应用到模型道的求取，更新模型道使其更加准确.如此反复迭代，直到各个时窗的波峰在时移系数的限制下能较好的对齐.完成一个CCP的校正后，同样的方法对其余CCP进行校正.

为了验证方法的有效性，我们建立了一个正演模型，如图 4所示.其地表水平，近地表地层有一定的起伏，且横向速度不均匀，其余各层为水平层，速度为常速度.CDP间距为10 m，模型长1000 m，深2000 m.通过射线追踪正演计算得到相应的地震记录(符志国等，2013)，并对地震记录依次进行了抽CCP道集，动校正以及时变静校正处理.

图 4

Fig.4

图 4 速度模型 Fig. 4 Thevelocity model

在地表设置了90个炮点，炮间距10 m，全排列接收地震信号.图 5为炮点位于510 m处的PS波正演单炮记录，可以看到近地表的横向速度不均匀导致各个同相轴参差不齐.对PS波单炮记录抽取了CCP道集，如图 6a所示为CDP点为52的PS波CCP道集，道集进行了动校正，可以看出三个界面的反射均存在剩余静校正量，但是不同层位的校正量不同.时变静校正的结果如图 6b所示，同一地质层位不同偏移距的PS反射波得到较好的对齐.

图 5

Fig.5

图 5 单炮记录 Fig. 5 Single shot record

图 6

Fig.6

图 6 道集静校正前后对比图 Fig. 6 The comparison diagram of static correction

图 7是未经过时变静校正的叠加剖面，由于最大炮检距的限制，只能成像地下部分层位.而近地表速度横向变化的影响，叠加剖面同相轴不能同相叠加，在横向速度变化较大的部分异常较为明显.图 8是经过时变静校正后叠加的剖面，本文方法考虑了CCP道集抽取时速度横向差异的影响，对各个采样点采取不同的校正量，可以看到同相轴得到很好的归位，也说明了本文方法校正量的时变性是合理的.

图 7

Fig.7

图 7 道集时变静校正前叠加剖面图 Fig. 7 The stack section before static correction

图 8

Fig.8

图 8 道集时变静校正后叠加剖面图 Fig. 8 The stack section after time-variant correction

为了进一步验证以上算法的处理效果，本文对中石化沁水盆地和顺煤层气区块采集的一条二维三分量测线上的P-SV波数据进行了试验.该工区为丘陵沟壑、山地、沟谷、黄土塬多种地表条件存在，高程变化剧烈，有的基岩出露，有的表层为黄土覆盖或河滩砾石，激发、接收条件较差.原始单炮记录初至波跳跃剧烈，近地表结构复杂，双曲线扭曲，静校正问题严重，野外一次静校正不能完全解决静校正问题.抽取CCP道集使得每道数据都是原始数据在空间与时间方向上进行数据重构排序，同一道数据在不同时间上，炮点与检波点的空间位置是变化的.

图 9为应用了常规剩余静校正方法得到的CCP道集数据，可以看到应用常规剩余静校正后的同相轴仍然扭曲严重，连续性差，局部同相轴抖动剧烈，道与道之间存在大的跳变时差.由此可知常规剩余静校正在和顺地区复杂的地质条件下难以适用，同相轴一致性还有待进一步提高，如图中的矩形区域所示.

图 9

Fig.9

图 9 原始CCP道集 Fig. 9 The original CCP gathers

图 10是对图 9中的道集应用本文时变静校正方法的结果，可以看出反射波同相轴变得更加的光滑，一致性得到较大程度提高.图 9中矩形区域静校正后同相轴未得到较好改善的地方在在进行了时变静校正后同样得到改善.

图 10

Fig.10

图 10 时变静校正结果 Fig. 10 The consequenceof time-variant correction

图 11a是常规剩余静校正的CCP道集叠加剖面，从图中可以看到常规的静校正处理方法在该工区已不能适用，信噪比低，能量很弱.使用常规的静校正方法，会出现某些层位变好其他层位变差的问题，无法将各个层位同时聚焦.图 11b为通过本文算法得到的叠加剖面，其增益强度与图 11a相同，可以看出同相轴的连续性和能量都得到一定程度的改善，信噪比增强.

图 11

Fig.11

图 11 时变静校正前后叠加剖面对比图 (a) 静校正前; (b) 静校正后. Fig. 11 The contrast of stack section after time-variant correction

4.1     对于转换波，当地表一致性假设不成立并且抽取成像道集导致炮检关系破碎的情况下，各道不同采样点的静校正量不同，用常规的静校正方法必然带来很大的误差.尽管本文方法要先进行常规一次静校正但并不等同于剩余静校正，一次静校正是为了获得更为准确的模型道且本文方法针对的是没有稳定炮检关系的CCP道集，是时变的静校正.本文方法进行静校正是在时移系数的限制下基于动态模型道的波峰位置在CCP道集内搜索各个时窗内振幅最大值，即使叠加能量达到最大的位置.将原始数据分为不同时窗后，对各个时窗内的采样点进行时移.方法简单有效，实际应用效果较好，但在动校误差和一次静校正剩余时差较大时不能得到准确的模型道，时变静校正的误差就会很大，其效果依赖于前期处理的质量.

4.2     由于转换波静校正的复杂性和特殊性，单一静校正方法都有一定的局限，只有综合运用各个方法才能得到一个满意的结果.本文方法可以作为一种转换波静校正的配套技术在实际数据的处理中应用.