現(xiàn)代地震勘探近地表探測技術(shù)綜述

王靜

摘 要：在地震勘探中，近地表調(diào)查是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，對地震采集工程設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)作用，其結(jié)果好壞直接影響制約著地震勘探的總體效果。由于地震勘探目標(biāo)越來越小，越來越復(fù)雜，對近地表探測技術(shù)的精度要求越來越高，形成了各種精細(xì)近地表探測技術(shù)。該文結(jié)合國內(nèi)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，綜述了7種主要的近地表探測技術(shù)，闡述了其基本原理和主要步驟，并根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)分析了不同近地表調(diào)查技術(shù)的適用性，對于地震勘探工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：地震勘探 近地表探測 地震采集設(shè)計(jì) 適用性

中圖分類號：P31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0066-02

隨著油氣勘探開發(fā)的精度要求越來越高，常規(guī)的表層結(jié)構(gòu)調(diào)查方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)前地質(zhì)需求。要提高資料品質(zhì)，就必須獲得準(zhǔn)確的表層數(shù)據(jù)，尋找最佳的激發(fā)巖性，才能對地震資料品質(zhì)的提高起到巨大推動(dòng)作用。該文對目前應(yīng)用較多的7種近地表探測技術(shù)進(jìn)行了介紹，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況分析了不同探測方法的適用性，可用于指導(dǎo)地震勘探野外調(diào)查技術(shù)選型，具有較大的參考價(jià)值。

1 現(xiàn)代近地表探測技術(shù)

1.1 動(dòng)力巖性探測技術(shù)

動(dòng)力巖性探測技術(shù)是利用特制的鉆頭，通過鉆取深井取上來的巖心確定表層的巖性以及不同巖性的厚度和深度。該方法能非常準(zhǔn)確地得到一個(gè)點(diǎn)的表層資料，是表層調(diào)查中作為點(diǎn)調(diào)查的最直觀的一種方法。對巖心解釋時(shí)，是根據(jù)巖心巖性柱的實(shí)驗(yàn)室測試，確定地表不同深度巖土的物理化學(xué)性質(zhì)及巖性成分，準(zhǔn)確標(biāo)定巖土性質(zhì)及厚度。

1.2 靜力巖性探測技術(shù)

靜力巖性探測采用的是專用設(shè)備，主要由觸探主機(jī)、反力裝置、探頭、探桿及測量系統(tǒng)構(gòu)成，以及其他儀器及配套工具等[1]。施工時(shí)先使場地平整化，將反力裝置地錨對準(zhǔn)孔位后用下錨器旋轉(zhuǎn)進(jìn)入土中，然后安裝測量系統(tǒng)，直至進(jìn)入滿足工程設(shè)計(jì)要求的相對較硬的深度。

巖性探測的主要應(yīng)用之一是劃分地層。通過自動(dòng)記錄儀繪制出貫入阻力隨深度變化曲線，該曲線代表土層力學(xué)性質(zhì)的變化。根據(jù)以往在粘性土，粉土及砂性土中進(jìn)行的巖性探測與鉆孔資料的對比，分別分析曲線形態(tài)、錐尖阻力qc、側(cè)摩阻力fs、摩阻比Rf等具有的明顯不同特征，作為劃分巖土類型的基本標(biāo)志。

1.3 小折射技術(shù)

小折射技術(shù)是表層結(jié)構(gòu)調(diào)查中用于劃分速度層位的常用方法。該方法的原理是在地面人工激發(fā)地震波，地震波在近地表介質(zhì)中傳播時(shí)發(fā)生折射，根據(jù)儀器記錄的折射波到達(dá)檢波器的時(shí)間，可以獲得地下介質(zhì)的空間分布。小折射資料的解釋首先是準(zhǔn)確讀取小折射記錄中每道的折射波初至，然后根據(jù)小折射的觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)，繪制出時(shí)距曲線，該曲線為淺層折射波的時(shí)距曲線，根據(jù)其斜率可以獲得各層的速度和厚度。

1.4 微測井

微測井是利用多次激發(fā)產(chǎn)生的透射波時(shí)距曲線的拐點(diǎn)和折射段的斜率來劃分低速層、降速層速度和厚度[2]。微測井是一種比較準(zhǔn)確的近地表速度分層方法，能較為精確地獲得近地表的厚度與速度。有時(shí)為了提高近地表探測的精度，需要采用雙井微測井方式。雙井微測井是打兩口較深的井，其中一口作為激發(fā)井、一口作為接收井，接收井按一定間隔放置一串檢波器，激發(fā)井中每隔一定間距放置一個(gè)雷管，檢波器保持不動(dòng)，雷管自下而上激發(fā)，根據(jù)虛反射界面的反射波確定虛反射界面。這種方法對求取虛反射界面是相當(dāng)準(zhǔn)確的，根據(jù)虛反射界面的深度可以合理地選擇激發(fā)井深，使得激發(fā)產(chǎn)生的地震波不受虛反射的影響，使大部分能量向下傳播，能提高深層地震反射波的頻率。

1.5 面波法

面波法是利用瑞雷面波的頻散特性研究表層結(jié)構(gòu)的方法。在水平層狀介質(zhì)中，不同頻率的瑞雷波有不同的波長，其相速度的變化反映了不同深度內(nèi)介質(zhì)的平均速度的改變。從觀測的瑞雷波資料中，提取出瑞雷面波的頻散曲線，由此確定出表層介質(zhì)的厚度、速度參數(shù)。同時(shí)由于面波速度與橫波速度有一定相關(guān)性，它在解決橫波或轉(zhuǎn)換波校正問題方面有一定優(yōu)勢。

1.6 地質(zhì)雷達(dá)方法

近年來地質(zhì)雷達(dá)方法發(fā)展較快，它是一種利用電磁波傳播特性，進(jìn)行地下電性反射界面的探測，確定地下介質(zhì)分布的新技術(shù)。電磁波的傳播理論與地震波的傳播理論類似，其采集與速度求取方法與陸地聲納法相同，只是探地雷達(dá)法求取的是電磁波速度[3-4]。

1.7 地震映像方法

地震映像是一種單道連續(xù)小偏移距地震反射直接時(shí)間成像的方法，采用的是地震反射波的共偏移距單道接收技術(shù)，即針對不同的地質(zhì)情況，選擇合理的較小固定偏移距。野外數(shù)據(jù)采集時(shí)，采用單點(diǎn)放炮單點(diǎn)接收或多點(diǎn)接收方式，每激發(fā)一次就記錄一道，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)沿著測線不斷地同步移動(dòng)，最后將記錄存儲，得到一張由多次觀測得到的多道等偏移距的地震映象剖面。由于所選偏移距較小，因此它是一張近似于自激自收直接成像的地震反射時(shí)間剖面。另外一種方法是在室內(nèi)利用計(jì)算機(jī)程序?qū)才邳c(diǎn)記錄進(jìn)行自動(dòng)選排，這種方法也可以獲得各種偏移距的共偏移距剖面即地震映像剖面。

2 不同探測方法適應(yīng)性分析

通過對以上7種方法的研究與實(shí)際應(yīng)用，總結(jié)了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性（表1），總體上認(rèn)為：動(dòng)力探測與雙井微測井精度高，同時(shí)成本高，效率低下，難以進(jìn)行大面積和高密度使用，但可作為精度標(biāo)定手段進(jìn)行質(zhì)量控制；小折射施工方便、成本低，但受地形及近地表速度特征影響較大；單井微測井、巖性探測成本適中，受地形影響小，可以進(jìn)行大面積、高密度使用；橫波微測井可有效獲取地震橫波信息，但成本較高，同時(shí)受地形影響限制較大；面波法施工方便、成本低，但其有效探測深度仍需要進(jìn)一步攻關(guān)試驗(yàn)；地震映像法施工效率較低，同時(shí)在處理與解釋方面仍舊需要更深入地研究。

在我國東部地區(qū)，具備大面積、高密度推廣使用可行性較高同時(shí)較為成熟的方法主要有小折射、單井微測井、巖性探測等方法；動(dòng)力探測與雙井微測井可作為輔助標(biāo)定方法進(jìn)行質(zhì)量控制。

3 結(jié)語

在實(shí)際地震勘探工作中，必須根據(jù)想要獲取的參數(shù)優(yōu)選表層探測技術(shù)，通過多種技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，進(jìn)行全區(qū)三維探測，才能最終全面、準(zhǔn)確掌握工區(qū)近地表的表層結(jié)構(gòu)變化情況，為激發(fā)井深的設(shè)計(jì)提供有效的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張光德，張加海，韓文功.黃河入海口沖積平原覆蓋區(qū)近地表巖土特性與識別方法[J].海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2010，26（1）：45-48.

[2] 羅成果.地面微測井在地震勘探中的應(yīng)用[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2015（3）：62-64.

[3] 譚紹泉，劉泰生，徐錦璽，等.地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在表層結(jié)構(gòu)調(diào)查中的應(yīng)用與研究[J].石油物探，2003，42（1）：65-71.

[4] 浦長龍，郭磊，詹濤.地質(zhì)雷達(dá)在鏡泊湖世界地質(zhì)公園熔巖隧道調(diào)查中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2015，12（1）：117-119.