管道穿越勘探地震映像法運用

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1引言

地震映像法是工程地震反射法的一種，它以地層的彈性差異為基礎，通過對激發、接收反射的地震波的分析達到勘查的目的。在野外工作中，地震映像法通常是在最佳窗口內選擇一個最佳公共偏移距，接收反射波，并使有效反射波與干擾波(包括面波和直達波)在時間記錄上分離，以便后續的處理與解釋，然后移動震源，保持所選定的偏移距進行單道接收，采集的地震波在計算機上經簡單的數字處理后，即可得到直觀地反映地下地質體形態的時間剖面。該方法的主要優點是數據采集效率高，處理簡單，不需做動校正，從而不存在由動校正造成的波形拉伸畸變或由近地表廣角反射引起的畸變。有資料表明采用地震映像法進行水上勘查是一種行之有效的方法Ⅲ。一般情況下，地震映像法所得到的時間剖面，不能直觀的反映地下地質體的空間分布特征，因此，常采用預估地下地質體的速度特征的方法來估算地下地質體的埋深。本文通過已知的鉆井資料，建立工區的速度模型，結合地震映像法所得的時間剖面，得到地下地質體的空間分布特征。

2基本原理

2．1地震映像法的基本原理

地震映像法，又稱地震共偏移距法，是以地層的物性差異為基礎，用相同的小偏移距逐步移動測點接收地震信號，在地面或水面對地下地層或目標體進行連續掃描，利用多種地震波信息來探測地下介質變化的淺層地震勘探方法，如圖1所示。廠『—對于地震映像法而言，其反射波旅行時為：，其中，式中X為炮檢距，為一固定值。當反射界面為水平界面時，它為一直線。

2．2建立工區的速度模型

一般情況下，地震映像法所得的剖面為時間剖面，但是不能直觀地反映地下介質的空間分布特征，為解決這個問題，本文通過利用已知的鉆井資料，建立工區的速度模型，并結合地震映像法的時間剖面，得出地震映像法的深度剖面。其地震映像法時間與深度關系如圖2所示。度，X為偏移距，0為入射角，t為自激自收時間，t為反射波的雙層旅行時，t為單層旅行時，v為該層的速度。則消去0，則可得到：在某管道穿越的勘查中，該工區上的覆地層主要為第四系松散堆積層，主要成分為砂巖、砂卵石以及粘土；下伏地層主要有侏羅系沙溪廟組砂巖以及自流井組灰白色泥灰巖、泥巖，砂泥巖互層，巖層分布較復雜，局部地區裂隙比較發育。因此建立其速度模型如表1所示。

3野外數據采集

地震映象法通過人工激發震動波，震動波在地下介質傳播，遇到不同介質的分界面時(即波阻抗界面)，產生一定能量的反射波并返回地面，經置于地面的檢波器接收后輸入地震儀，再通過地震儀進行信號放大和采樣后將波形數據記錄下來，通過計算機對接收到的地震信息進行分析處理和解釋。根據反射波法中的最佳偏移距技術，選擇合適的偏移距，激發點與檢波點的距離固定不變，每激發一次，記錄一道，沿測線不斷移動激發點及檢波點，通過地震儀記錄可獲得一條最佳偏移距地震反射時間剖面，以大屏幕密集顯示成彩色時間剖面，再現地下地層結構形態，通過計算機對地震反射時問剖面進行數據處理解釋，達到地層界面勘察的目的。

(1)接收方式：采取單道接收直接形成地下地層波阻抗界面的時間剖面。

(2)儀器參數：工區采用Geopen2404EP多功能工程地震儀進行地震波的采集，該儀器具有最高25微秒的采樣率以及高達131dB的動態范圍和最大采樣長度32K字節／道的高性能技術指標，主要用于淺層地震勘探過程中信號的采集、儲存以及部分預處理工作。采樣問隔0．1ms，采樣點1024，高通濾波75～150Hz。

(3)水上作業時，控制工作船的走航速度，一般為2～3節，即每小時可完成3．6～5．4km的地震映象剖面，以震源沖擊時間間隔1～2s計算，每1-2m~p有一個探測點，效率及橫向精度都很高。

(4)偏移距的選擇：偏移距的選擇是一個非常重要的問題。水底是一個強反射面，波以不同的角度入射到水底界面時，其反射系數是不同的，為了便于能量向下傳播并減弱多次波的影響，反射系數越小越好，隨著入射角增大，反射系數也要增大，當偏移距在入射角小于40。時，一般對水底界面的反射系數無大的影響。當水淺而又要求分辨淺部地層時，應盡量采用小偏移距，以獲得較清晰的水底界面和較大的反射系數，根據勘查區的水上變化情況來決定，深水區偏移距選10～15m，淺水區選5～8m。

4數字處理

野外采集的原始數據一般包含各種各樣的外界干擾，這些干擾根據工區的不同而有所不同。在某管道穿越勘查的線路中，其主要干擾為面波、聲波、直達波、鳴震、多次反射波和隨機干擾等。為了獲得最終的、可用于地質解釋的、真實反映地層特性和特征的成果剖面，就必須進行消除干擾和觀測系統參數影響等一系列的數字處理。為了提高地震資料的質量，將野外地震記錄轉換成適于地震解釋的形式，從而從中提取豐富的地質信息，通過實際資料多次處理試驗，本次資料數字處理流程及主要模塊功能如圖3所示。

(1)預處理：首先將野外采集的數據轉換成計算機處理所需要的格式，然后將野外采集中由于接收和采集等各種因素的影響，出現的壞道、死道、廢炮記錄從輸入記錄中刪除；

(2)真值恢復：消除大地濾波作用和球面擴散影響，使反射波恢復真實能量；

(3)頻譜分析：逐道分析工區的頻譜特征，得出干擾波和有效信號頻帶，為后面提高信噪比提供依據；

(4)一維濾波：選擇有效波的通帶范圍，壓制干擾波，突出有效波，從而提高信噪比；

(5)二維濾波：根據工區內有效波和干擾波在視速度或者頻率及波數兩方面的差異，在頻波譜中保留其有效波的頻波譜，從而達到消除與有效波視速度不同的規則干擾波，如面波：

(6)反褶積：其主要作用在于壓縮地震反射脈沖長度，提高地震記錄的縱向分辨率；

(7)時深轉換：利用已知的鉆井資料建立工區的速度模型，將處理前面處理所得的時間剖面轉換成可用于地質解釋的深度剖面。其中參數的選擇非常重要，需多次反復對比處理前后的剖面差異，才能得出工區的最佳參數。由于在某管道穿越勘查中原始數據可靠、軟件先進、參數選擇得當，因此所得全部測線的地震深度剖面質量良好，基巖頂板和江底反射同相軸可連續追蹤對比解釋，保證了后續的地質推斷解釋工作的順利進行。

5資料解釋與結果分析

在某某管道穿越的勘查中，穿越斷面處主要為單斜構造地層，走向近似平行斷面處河道，傾角約25。。河床L覆為卵石，下伏基巖，靠近左岸有基巖出露。兩岸地形起伏較大，斷面處均可見基巖，上覆土層厚度不大。工作期間水面被出露江心洲(寬約200m)分割開，一側近于靜水(上游為鐵路施工而阻斷)寬度約70m，深度約不大于lOm。根據處理結果，如圖4與圖5所示，對其進行綜合解釋：河灘(1～78道)：河灘大致可劃分為以下三層：第‘層，河灘砂卵石層，分布深度O～3．56m；第二層：基巖卜覆強風化層，巖性為侏羅系沙溪廟組砂巖，比較松散，裂隙發育，分布深度3．56～15．67m；第三層：基巖弱風化層，主要巖性為砂巖，分布深度15．67～34m。靜水區域(79～130道)：靜水區域上部分布有卵石，砂層，厚度大約為3．17m，下部為基巖強風化層，分布深度3．17～15．15m，主要為砂泥巖互層，厚度約為11．98m。

6結論與建議

(1)在管道的穿越勘查中，途經各種復雜的地質條件，從而導致所采集的地震資料有非常嚴重的干擾，本文針對這些干擾，采取一系列處理方法，多次試驗，取得1r良好的效果。

(2)結合已知鉆井資料可以建立工區的速度模型，從而使地震映像法的深度剖面更能真實的反映地下地質特征，這點已得到鉆井認證。但是建立工區的有效速度模型仍是難點，為了建立有效的速度模型，應盡量收集工區的鉆井資料，反復驗證，從而保證速度模型的準確性。

(3)由于此次穿越過程，未見有繞射波發育的情況，對繞射波發育的記錄，還需進行偏移歸位。