CN102955172A

CN102955172A - 水上走航式地震勘探方法及装置

Info

Publication number: CN102955172A
Application number: CN2012103834788A
Authority: CN
Inventors: 王波; 谭浩; 尹曜华
Original assignee: Hydrochina Guiyang Engineering Corp
Current assignee: Hydrochina Guiyang Engineering Corp
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: CN102955172B

Abstract

本发明公开了一种水上走航式地震勘探方法及装置，该方法和装置是将检波器（21）设置在检波器拖鱼（22）中，将多个检波器拖鱼（22）用线缆连接组成检波器拖鱼串（2）；采用电动机械震源拖鱼（1）内部设置的机械震源（8）激发地震波；电动机械震源拖鱼（1）可对检波器拖鱼串（2）自动提拉和放缆；检波器拖鱼串（2）和电动机械震源拖鱼（1）在机动拖船（4）拖动下逆水流而行，并由设置在机动拖船（4）上的地震仪（7）进行地震波检测。该方法及装置可以确保勘探工作的地震信号的匹配度、稳定性和可靠性，且该方法及装置工作方式灵活、设备轻巧、工作效率高，还可以消除和降低波浪、运动水流的噪声干扰，地震信号分辨率高。

Description

水上走航式地震勘探方法及装置

技术领域

本发明涉及一种广泛应用于水利水电工程、航道工程、海上工程等行业的工程地震勘探工作的水上走航式地震勘探方法及装置，属于工程地质探测技术领域，尤其涉及一种在河流、湖泊及海上进行地震勘探过程中，采用将地震检波器内置在一个或多个具有水声放大效应、漂浮在水面的检波器浮标内，并用拖船上的地震仪进行进行检测的方法及装置。

背景技术

工程地震勘探是一门年轻的勘探地球物理学科，它是根据地震波在介质中传播的物理特性来研究地下岩体或地层的地震参数与岩土特性参数及结构参数之间的关系，确定各种地质截面的空间位置、形态，解决非均匀复杂小构造的地质体的形态、性质、结构以及对地下介质进行综合评价。在很多情况下，工程勘探需要探测河流、湖泊、浅海水面以下的地面结构，过去常用的方法是利用水上钻探技术进行，随着技术的发展，目前常规的浅水域地震勘探采用水底放置检波器或采用压电型检波器漂浮电缆进行检测。但水底放置检波器工作量大、劳动强度大，并且存在安全隐患，耗材成本高，工作效率低。而压电漂浮电缆由于采用的是声频接收信号，这种信号与地震仪匹配效果差，震源采用电火花，频率高、衰减快、受水流声影响大，且成本高。因此，这种采用水底放置检波器或采用压电型检波器漂浮电缆进行检测的方法还是不理想。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种水上走航式地震勘探方法及装置，可以确保勘探工作的地震信号的匹配度、稳定性和可靠性，且该方法及装置工作方式灵活、设备轻巧、工作效率高，还可以消除和降低波浪、运动水流的噪声干扰，地震信号分辨率高。

为实现本发明的目的，本发明的一种水上走航式地震勘探方法，包括采用地震仪和检波器对水面以下的地质情况进行水上走航式地震勘探的方法，其中，所述检波器设置在检波器拖鱼中，将多个检波器拖鱼用线缆连接组成检波器拖鱼串；采用电动机械震源拖鱼内部设置的机械震源激发地震波；电动机械震源拖鱼可对检波器拖鱼串自动提拉和放缆；检波器拖鱼串和电动机械震源拖鱼在机动拖船拖动下逆水流而行，并由设置在机动拖船上的地震仪进行地震波检测。

当采用该方法进行地震勘探时，所述机动拖船相对于河水航行速度为0.5～1m/s，在机动拖船逆水航行时，通过电动机械震源拖鱼对检波器拖鱼进行自动提拉和放缆，控制检波器拖鱼在接收地震波时保持与水流同速漂，实现地震信号激发、检波器拖鱼串静态姿态准备、地震仪信号接收三者的程序化组合。

为实现上述方法，本发明的一种水上走航式地震勘探装置，包括机动拖船、地震仪和检波器，地震仪位于机动拖船上，机动拖船上设有发电机，其中，所述机动拖船的后方水面上设有电动机械震源拖鱼，电动机械拖鱼通过电缆与机动拖船相连；在电动机械震源拖鱼后方水面上设置有至少一个由两个以上的检波器拖鱼组成的检波器拖鱼串，每个检波器拖鱼内设有至少一个检波器。该检波器为20～100Hz陆上检波器，并有防水性能。本发明通过特制的水上聚能检波器拖鱼，内置一个或多个陆地检波器，解决了水上地震信号的接收技术，提高了地震信号匹配和稳定可靠度。

进一步的，所述检波器拖鱼串中相邻的检波器拖鱼的间距为2～5m。

另外，所述电动机械震源拖鱼内设有可以自动控制的机械震源。该自动控制的机械震源由电源、控制箱、电机、弹簧、盘线轴、连动轴、振锤和制动等部件组成，采用220V电源控制功率500W，可实现振锤自动激振发射地震波信号，击振频率为0.5～1Hz。

除此之外，所述机动拖船与电动机械震源拖鱼的距离为3 ～8m。所述电动机械震源拖鱼与检波器拖鱼串的间距为8～12m。

除此之外，所述检波器拖鱼的外壳为高强度塑料制成的结构。所述电动机械震源拖鱼的外壳底部为钢质材料制成的结构、其余部位为塑料制成的结构，各部位均防水密封。

本发明采用将地震检波器内置在一个或多个具有水声放大效应、漂浮在水面的检波浮标内的方法，该检波浮标采用的是一种由多个检波器拖鱼组成的检波器拖鱼串，激发震源采用具有连续击发、自动提放检波浮标的电动机械震源拖鱼装置。本发明的检波器和地震仪可直接使用一般陆地检波器和常规工程地震仪，在山区河流、湖泊、浅海进行地震反射、地震影像勘探，工作方式灵活、设备轻巧、工作效率高。由于采用了检波器聚能浮标和震源击发前自动提拖检波器串，大大消除和降低了波浪、运动水流的噪声干扰，因此本发明的地震信号分辨率高。本发明通过特制的检波器拖鱼和电动机械震源拖鱼，组成一套水上走航式地震勘探系统，根据实际确定系统主要参数，解决了内陆河流、湖泊和浅海工程地震勘探的技术问题。

综合以上，本发明的水上走航式地震勘探方法及装置主要有以下优点：（1）检波器拖鱼具有聚能效果，每个检波器拖鱼可安装一至多个检波器，提高了地震信号的可靠性；另外，可采用单个和多个检波器拖鱼串，选择多种地震勘探方法，提高了工作效率；（2）地震波激发采用电动拖鱼，电动拖鱼具有自动连续击发，对检波器串自动提拉和自动放缆，保持检波器拖鱼在接收地震波保持与水流同速漂，有效地避免水流和船行时造成的噪声干扰；（3）检波器拖鱼串、电动机械震源拖鱼和机动拖船组成的水上走式航式地震勘探系统主要参数确定，可以获得理想的检测结果。其主要参数如下：陆上检波器自然频率为20～100Hz、检波器拖鱼间距2～5m、电动机械震源拖鱼采用220V电源控制功率500W、震源击振频率0.5～1Ｈｚ、电动机械震源拖鱼提升检波器串长度1m、电动机械震源拖鱼与检波器偏移距10m、机动拖船与电动机械震源拖鱼距离5m、机动拖船相对于河水航行速度0.5～1m/s；（4）工作时逆水航行、GPS定位、地震仪自动记录。

本发明成本低、技术先进、适用性强，可进行水上地震反射、地震影像勘探，工作效率高，每天可完成10km 剖面勘探外业工作。

附图说明

图1是本发明的地震勘探方法原理图；

图2是本发明的检波器拖鱼平面示意图；

图3是本发明的检波器拖鱼结构示意图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明的电动机械震源拖鱼结构示意图；

图6是图4的A-A剖视图。

附图中的标记为：1-电动机械震源拖鱼，2-检波器拖鱼串，3-发电机，4-机动拖船，5-电缆，6-拖绳，7-地震仪，8-机械震源，21-检波器，22-检波器拖鱼。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

先看图1，图1是本发明的水上走航式地震勘探方法及装置的原理图，从图中可以看到，本发明是通过机动拖船4航行在河流、湖泊或浅海的水面上，机动拖船4通过电缆5拖动电动机械震源拖鱼1，电动机械震源拖鱼1通过拖绳6拖动着一串检波器拖鱼串2。机动拖船4上设有地震仪7和发电机3，发电机3作为整个勘测系统的动力来源，而地震仪7用于记录地震信号反射波。看图1～图4，检波器拖鱼串2是由多个检波器拖鱼22通过串联组成的，每个检波器拖鱼22内设有至少一个检波器21。看图5、图6，电动机械震源拖鱼1内设有可以自动控制的机械震源8。该自动控制的机械震源8至少包括电源、控制箱、电机、弹簧、盘线轴、连动轴、振锤和制动等部件，该机械震源8采用220V电源控制功率500W，可实现振锤自动激振发射地震波信号，击振频率为0.5～1Hz。

看图1，在进行水上走航式地震勘探时，通常水面下的地质层分为河水层、细砂层、砾石层和基岩地层等，通过电动机械震源拖鱼1设置的震源发出地震射线，地震射线在遇到各个地层后反射，被检波器拖鱼串2中检波器21所接收，并将信号传递给机动拖船4上的地震仪7，由地震仪7记录数据并进行处理。

当采用本发明的方法进行地震勘探时，电动机械震源拖鱼1可对检波器拖鱼串2自动提拉和放缆；检波器拖鱼串2和电动机械震源拖鱼1在机动拖船4拖动下逆水流而行，并由设置在机动拖船4上的地震仪7进行地震波检测。机动拖船4相对于河水航行速度为0.5～1m/s，并且通过电动机械震源拖鱼1对检波器拖鱼串2的提拉和放缆，控制检波器拖鱼22在接收地震波时保持与水流同速漂。

另外，本发明的装置中，检波器拖鱼串2中相邻的检波器拖鱼22的间距为2～5m。机动拖船4与电动机械震源拖鱼1的距离为３～８m。电动机械震源拖鱼1与检波器拖鱼串2的间距为8～12m。

为保证本发明的检波器拖鱼22和电动机械震源拖鱼1的可靠性，本发明的检波器拖鱼22的外壳为高强度塑料制成的结构。电动机械震源拖鱼1的外壳底部为钢质材料制成的结构、其余部位为塑料制成的结构，各部位均防水密封。

本发明具体实施时，检波器21采用20 ～100Hz陆上检波器，并有防水性能。将检波器21放置在检波器拖鱼22中，并且将多个检波器拖鱼22串联成为检波器拖鱼串2。根据电动机械震源拖鱼1的结构图制作电动机械震源拖鱼1，调节机械震源8的功率、程序控制符合要求。连接检波器21与机械震源8、地震仪7、发电机3，连接拖绳6和电缆5，确认各部的距离参数，安装GPS定位仪，确定测线的大致位置、方位，测定河水流速，保持逆行。工作前先设置一般工作参数，在试验河段进行试验工作，测试和调整系统参数。正式工作时，按试验确定的参数进行系统调整、设置，依次按测线进行航测，记录每条测线的地震数据、测点GPS坐标，处理各测线的地震数据，形成地震反射剖面图，计算水深、细砂层、砾石层的厚度和埋深、基岩地层顶板深度。

以上只是本发明的一个具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本本发明所要求的保护范围之内。

Claims

1. 一种水上走航式地震勘探方法，包括采用地震仪（7）和检波器（21）对水面以下的地质情况进行水上走航式地震勘探的方法，其特征在于：所述检波器（21）设置在检波器拖鱼（22）中，将多个检波器拖鱼（22）用线缆连接组成检波器拖鱼串（2）；采用电动机械震源拖鱼（1）内部设置的机械震源（8）激发地震波；电动机械震源拖鱼（1）可对检波器拖鱼串（2）自动提拉和放缆；检波器拖鱼串（2）和电动机械震源拖鱼（1）在机动拖船（4）拖动下逆水流而行，并由设置在机动拖船（4）上的地震仪（7）进行地震波检测。

2.根据权利要求1所述的水上走航式地震勘探方法，其特征在于：当采用该方法进行地震勘探时，所述机动拖船（4）相对于河水航行速度为0.5～1m/s。

3.根据权利要求1所述的水上走航式地震勘探方法，其特征在于：所述检波器拖鱼（22）在接收地震波时保持与水流同速漂。

4.一种水上走航式地震勘探装置，包括机动拖船（4）、地震仪（7）和检波器（21），地震仪（7）位于机动拖船（4）上，机动拖船（4）上设有发电机（3），其特征在于：所述机动拖船（4）的后方水面上设有电动机械震源拖鱼（1），电动机械拖鱼（1）通过电缆（5）与机动拖船（4）相连；在电动机械震源拖鱼（1）后方水面上设置有至少一个由两个以上的检波器拖鱼（22）组成的检波器拖鱼串（2），每个检波器拖鱼（22）内设有至少一个检波器（21）。

5.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述检波器拖鱼串（2）中相邻的检波器拖鱼（22）的间距为2～5m。

6.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述电动机械震源拖鱼（1）内设有可以自动控制的机械震源（8）。

7.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述机动拖船（4）与电动机械震源拖鱼（1）的距离为３～８m。

8.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述电动机械震源拖鱼（1）与检波器拖鱼串（2）的间距为8～12m。

9.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述检波器拖鱼（22）的外壳为高强度塑料制成的结构。

10.根据权利要求4所述的水上走航式地震勘探装置，其特征在于：所述电动机械震源拖鱼（1）的外壳底部为钢质材料制成的结构、其余部位为塑料制成的结构，各部位均防水密封。