管道穿越勘探地震映像法运用

1引言

地震映像法是工程地震反射法的一种，它以地层的弹性差异为基础，通过对激发、接收反射的地震波的分析达到勘查的目的。在野外工作中，地震映像法通常是在最佳窗口内选择一个最佳公共偏移距，接收反射波，并使有效反射波与干扰波(包括面波和直达波)在时间记录上分离，以便后续的处理与解释，然后移动震源，保持所选定的偏移距进行单道接收，采集的地震波在计算机上经简单的数字处理后，即可得到直观地反映地下地质体形态的时间剖面。该方法的主要优点是数据采集效率高，处理简单，不需做动校正，从而不存在由动校正造成的波形拉伸畸变或由近地表广角反射引起的畸变。有资料表明采用地震映像法进行水上勘查是一种行之有效的方法Ⅲ。一般情况下，地震映像法所得到的时间剖面，不能直观的反映地下地质体的空间分布特征，因此，常采用预估地下地质体的速度特征的方法来估算地下地质体的埋深。本文通过已知的钻井资料，建立工区的速度模型，结合地震映像法所得的时间剖面，得到地下地质体的空间分布特征。

2基本原理

2．1地震映像法的基本原理

地震映像法，又称地震共偏移距法，是以地层的物性差异为基础，用相同的小偏移距逐步移动测点接收地震信号，在地面或水面对地下地层或目标体进行连续扫描，利用多种地震波信息来探测地下介质变化的浅层地震勘探方法，如图1所示。厂『—对于地震映像法而言，其反射波旅行时为：，其中，式中X为炮检距，为一固定值。当反射界面为水平界面时，它为一直线。

2．2建立工区的速度模型

一般情况下，地震映像法所得的剖面为时间剖面，但是不能直观地反映地下介质的空间分布特征，为解决这个问题，本文通过利用已知的钻井资料，建立工区的速度模型，并结合地震映像法的时间剖面，得出地震映像法的深度剖面。其地震映像法时间与深度关系如图2所示。度，X为偏移距，0为入射角，t为自激自收时间，t为反射波的双层旅行时，t为单层旅行时，v为该层的速度。则消去0，则可得到：在某管道穿越的勘查中，该工区上的覆地层主要为第四系松散堆积层，主要成分为砂岩、砂卵石以及粘土；下伏地层主要有侏罗系沙溪庙组砂岩以及自流井组灰白色泥灰岩、泥岩，砂泥岩互层，岩层分布较复杂，局部地区裂隙比较发育。因此建立其速度模型如表1所示。

3野外数据采集

地震映象法通过人工激发震动波，震动波在地下介质传播，遇到不同介质的分界面时(即波阻抗界面)，产生一定能量的反射波并返回地面，经置于地面的检波器接收后输入地震仪，再通过地震仪进行信号放大和采样后将波形数据记录下来，通过计算机对接收到的地震信息进行分析处理和解释。根据反射波法中的最佳偏移距技术，选择合适的偏移距，激发点与检波点的距离固定不变，每激发一次，记录一道，沿测线不断移动激发点及检波点，通过地震仪记录可获得一条最佳偏移距地震反射时间剖面，以大屏幕密集显示成彩色时间剖面，再现地下地层结构形态，通过计算机对地震反射时问剖面进行数据处理解释，达到地层界面勘察的目的。

(1)接收方式：采取单道接收直接形成地下地层波阻抗界面的时间剖面。

(2)仪器参数：工区采用Geopen2404EP多功能工程地震仪进行地震波的采集，该仪器具有最高25微秒的采样率以及高达131dB的动态范围和最大采样长度32K字节／道的高性能技术指标，主要用于浅层地震勘探过程中信号的采集、储存以及部分预处理工作。采样问隔0．1ms，采样点1024，高通滤波75～150Hz。

(3)水上作业时，控制工作船的走航速度，一般为2～3节，即每小时可完成3．6～5．4km的地震映象剖面，以震源冲击时间间隔1～2s计算，每1-2m~p有一个探测点，效率及横向精度都很高。

(4)偏移距的选择：偏移距的选择是一个非常重要的问题。水底是一个强反射面，波以不同的角度入射到水底界面时，其反射系数是不同的，为了便于能量向下传播并减弱多次波的影响，反射系数越小越好，随着入射角增大，反射系数也要增大，当偏移距在入射角小于40。时，一般对水底界面的反射系数无大的影响。当水浅而又要求分辨浅部地层时，应尽量采用小偏移距，以获得较清晰的水底界面和较大的反射系数，根据勘查区的水上变化情况来决定，深水区偏移距选10～15m，浅水区选5～8m。

4数字处理

野外采集的原始数据一般包含各种各样的外界干扰，这些干扰根据工区的不同而有所不同。在某管道穿越勘查的线路中，其主要干扰为面波、声波、直达波、鸣震、多次反射波和随机干扰等。为了获得最终的、可用于地质解释的、真实反映地层特性和特征的成果剖面，就必须进行消除干扰和观测系统参数影响等一系列的数字处理。为了提高地震资料的质量，将野外地震记录转换成适于地震解释的形式，从而从中提取丰富的地质信息，通过实际资料多次处理试验，本次资料数字处理流程及主要模块功能如图3所示。

(1)预处理：首先将野外采集的数据转换成计算机处理所需要的格式，然后将野外采集中由于接收和采集等各种因素的影响，出现的坏道、死道、废炮记录从输入记录中删除；

(2)真值恢复：消除大地滤波作用和球面扩散影响，使反射波恢复真实能量；

(3)频谱分析：逐道分析工区的频谱特征，得出干扰波和有效信号频带，为后面提高信噪比提供依据；

(4)一维滤波：选择有效波的通带范围，压制干扰波，突出有效波，从而提高信噪比；

(5)二维滤波：根据工区内有效波和干扰波在视速度或者频率及波数两方面的差异，在频波谱中保留其有效波的频波谱，从而达到消除与有效波视速度不同的规则干扰波，如面波：

(6)反褶积：其主要作用在于压缩地震反射脉冲长度，提高地震记录的纵向分辨率；

(7)时深转换：利用已知的钻井资料建立工区的速度模型，将处理前面处理所得的时间剖面转换成可用于地质解释的深度剖面。其中参数的选择非常重要，需多次反复对比处理前后的剖面差异，才能得出工区的最佳参数。由于在某管道穿越勘查中原始数据可靠、软件先进、参数选择得当，因此所得全部测线的地震深度剖面质量良好，基岩顶板和江底反射同相轴可连续追踪对比解释，保证了后续的地质推断解释工作的顺利进行。

5资料解释与结果分析

在某某管道穿越的勘查中，穿越断面处主要为单斜构造地层，走向近似平行断面处河道，倾角约25。。河床L覆为卵石，下伏基岩，靠近左岸有基岩出露。两岸地形起伏较大，断面处均可见基岩，上覆土层厚度不大。工作期间水面被出露江心洲(宽约200m)分割开，一侧近于静水(上游为铁路施工而阻断)宽度约70m，深度约不大于lOm。根据处理结果，如图4与图5所示，对其进行综合解释：河滩(1～78道)：河滩大致可划分为以下三层：第‘层，河滩砂卵石层，分布深度O～3．56m；第二层：基岩卜覆强风化层，岩性为侏罗系沙溪庙组砂岩，比较松散，裂隙发育，分布深度3．56～15．67m；第三层：基岩弱风化层，主要岩性为砂岩，分布深度15．67～34m。静水区域(79～130道)：静水区域上部分布有卵石，砂层，厚度大约为3．17m，下部为基岩强风化层，分布深度3．17～15．15m，主要为砂泥岩互层，厚度约为11．98m。

6结论与建议

(1)在管道的穿越勘查中，途经各种复杂的地质条件，从而导致所采集的地震资料有非常严重的干扰，本文针对这些干扰，采取一系列处理方法，多次试验，取得1r良好的效果。

(2)结合已知钻井资料可以建立工区的速度模型，从而使地震映像法的深度剖面更能真实的反映地下地质特征，这点已得到钻井认证。但是建立工区的有效速度模型仍是难点，为了建立有效的速度模型，应尽量收集工区的钻井资料，反复验证，从而保证速度模型的准确性。

(3)由于此次穿越过程，未见有绕射波发育的情况，对绕射波发育的记录，还需进行偏移归位。