CN1888933A - 横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于地震勘探的横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法，采用地面激发井中接收方式，在调查地点垂直钻井，井深根据岩性确定，横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的方式，在井中放置三分量检波器，采用常规小型地震仪接收纵波和横波信号，将采集到的资料记录并作常规处理得到准确的拾取横波初至。本发明解决了纯横波野外表层调查时的激发和接收问题，同时在一个深度点上还可取得纵波的表层资料，节约成本，便于操作。采集的资料波峰波谷起跳干脆，初至清晰，能量足够，易于解释，能够准确反映表层结构变化情况。

Description

横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法

技术领域

本发明涉及石油地质勘探技术，是一种适用于地震勘探的横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法。

技术背景

石油地震勘探是通过人工方法产生地震波，通过研究地震波在地下岩层中的传播情况，勘察地下地质构造和岩层变化，寻找油气田的一种地球物理勘探方法。地震勘探可以分为地震资料采集、地震资料处理、地震资料解释三个大的环节。

地震资料采集是通过人工的方法产生地震波，在陆地上通常使用炸药震源，在选定的炮点打一口浅井，井深一般为6-30米。炸药的药量一般为1-25公斤，装入电雷管放到井底，引爆炸药产生地震波。然后用地面地震接收仪器记录由地下反射回来的地震波所引起的地面振动信号，并记录在磁带上，然后通过计算处理得到相应的地质剖面图。

在地震资料采集过程中，在近地表存在一种速度很低的地层结构，地震波在通过时花费更多的时间。这种结构在纵向和横向上变化很大，因此不同位置地震波消耗时间也不一样，这种时间上的差异会给后续地震资料处理带来很大的麻烦，不能同相叠加，地下成像困难。因此，要得到能反映地下真实情况的地震剖面，就必须消除掉表层低速的影响。

为了消除表层结构对地震波的影响，就必须掌握表层的一些物理参数，包括速度，深度、岩性等有关数据在空间上的变化情况。对于表层调查，多年的发展推出了许多方法，有小折射，微测井，地质露头，陆地声纳，面波勘探，电磁法等十多种地震和非地震方法，这些方法主要是用于纵波勘探，对于转换波以及横波勘探这些方法并不适用。转换波地震勘探是近年来发展起来的一项新的勘探技术，海上转换波地震勘探技术已趋成熟，陆上转换波地震勘探技术正在发展之中。转换波勘探在油气勘探中已经有很多成功的应用，除可用来预测裂隙外，它还能弥补常规纵波勘探在某些反射界面的空白带，国内外已有许多实例表明，在地下一些界面处，特别是含气储层，不能得到较好的纵波反射资料，而能得到较好的转换波资料(含气层对纵波的吸收远大于横波)；转换波勘探还可用来鉴别纵波剖面上的真假“亮点”，可以直接估计储层的某些性质。陆上由于转换横波的速度较低，加剧了表层结构对地震成像的影响，以往的纵波表层调查资料对转换横波并不适用。转换波勘探中做好横波以及纵横波联和表层调查是地震勘探的关键环节，但目前还存在以下问题：

(1)单纯利用横波震源进行纯横波勘探的费用太高，没有快速高效地用于表层调查的小型横波震源。

(2)不能在同一地点准确激发和接收纵横波联合调查信息。

发明内容

本发明提供一种在野外便于操作，快速高效激发纯横波，在一个调查点上能够同时完成纵波和横波的联合表层调查的横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法。

本发明提供如下技术方案：

采用地面激发井中接收方式，在调查地点垂直钻井，井深根据岩性确定，横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的方式，在井中放置三分量检波器，采用常规小型地震仪接收纵波和横波信号，将采集到的资料记录并作常规处理得到准确的拾取横波初至，完成纵横波的表层调查。

本发明还提供如下技术方案：

垂直井深钻入高速岩层5-25米，井直径10cm-20cm。

横波激发源枕木为3-5m长、10-30cm宽、10-20cm厚，枕木上面和两端固定厚3-8mm钢板，枕木中心点距井口1-4m垂直井壁方向摆放，枕木重量或负重大于100公斤，重锤为4-10公斤。

重锤上面固定一触发器，触发器用线缆与小地震仪连接。

采集前对小型地震仪、重锤激发系统进行延迟时测试。

采集信号时在一个检波器深度点，在垂直井壁方向上用重锤敲击木板两端各一次，激发并记录两组极性相反的剪切波，为横波记录。

在木板上面垂直地面方向上敲击，激发并记录一组压缩波，为纵波记录。

由深到浅逐点向上提升检波器，完成个深度点的横波和纵波资料采集，至少有4个深度点，每个深度点纵波和横波的激发顺序和记录一致。

井中检波器点距为2m以上的表层按0.5m的点距进行采集；2m-10m的地段按1m的点距进行采集；10m以下的地段按2m的点距进行采集。

接收装置采用R24道小型地震仪，采样间隔0.25ms，记录长度256ms，记录格式SEG-2，设置3道进行记录，第1、2道记录X、Y分量，第3道记录Z分量。

本发明解决了纯横波野外表层调查时的激发和接收问题，同时在一个深度点上还可取得纵波的表层资料，节约成本，高效灵活，便于操作。采集的资料波峰波谷起跳干脆，初至清晰，能量足够，易于解释，能够准确反映表层结构变化情况。

附图说明

图1为本发明测井采用装置结构示意图；

图中1为电缆、2为三分量检波器、3为枕木、4为重锤、5为小型地震仪、6为重物、7为井口。

图2为本发明测量的一个深度点接收的纵横波初至信息成像图；

图3为本发明测量的一口井的横波初至记录图。

具体实施方式

本发明采用地面激发井中接收方式，在调查地点垂直钻井，井深根据岩性确定，横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的方式，在井中放置三分量检波器，采用常规小型地震仪接收纵波和横波信号，将采集到的资料记录并作常规处理得到准确的拾取横波初至，完成纵横波的表层调查。

先用钻机等机械工具在要调查的地点垂直钻一深井，井深根据岩性确定，要求在高速岩性中至少钻进5-20米，高速岩性其速度对纵波要大于2200m/s，横波大于1200m/s。

横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的横波激发方式，激发源枕木为3-5m长、10-30cm宽、10-20cm厚，枕木上面和两端固定厚3-8mm钢板，枕木中心点距井口1-4m垂直井壁方向摆放，枕木重量或负重大于100公斤，重锤为4-10公斤。例如取一3m长、20cm宽、10cm厚的木板，在其上面和两端固定厚约5mm钢板，垂直井壁方向摆放，木板中心点距井口2m，上负超过100公斤重物(图1所示)。

接收采用井中放置三分量检波器接收纵波和横波接收。接收装置用R24道小型地震仪，井中用钢丝绳吊入一个三分量检波器，放到最深处，三分量检波器与小型地震仪用传输线缆连接。敲击工具采用5公斤重锤，重锤上面固定一触发器，触发器用线缆与小型地震仪连接。触发器的作用相当于一个开关，当重锤敲击铁板时，产生振动使触发器开始工作(短路)，小地震仪接收到短路信号后开始接收地震信息。

测量采集资料时由深到浅按一定的距离逐点向上提升检波器。开始进行表层资料采集时，在垂直井壁方向上用重锤敲击木板两端各一次，产生两组极性相反的剪切波，为横波记录，由于横波能量较之纵波要弱，两组横波记录保证了资料的完整采集和随机误差的剔除，避免了由于某次敲击记录失真而丢掉该点地质信息的风险。在木板上面垂直地面方向上用重锤敲击一次产生出一组压缩波，为纵波记录。完成在一个深度点的横波和纵波资料采集，将检波器提升一个距离开始下一个深度点的资料采集，如此重复直到测完整个井深。

在每个深度点进行观测时，纵波和横波的激发顺序一致，比如，第一次敲击从木板上面向下激发纵波，得到记录号为1，后两次敲击从两端激发横波，得到记录号为2，3，则在下一个点的纵波记录号为4，横波记录号为5，6，如此类推。

本发明具体实施过程还可以按以下步骤：

1)采用地面激发井中接收方式。

2)井深：在高速砂岩层至少有4个控制点。

3)激发：用重锤在地面人工敲击枕木上的铁板(木板中心点距井口为2m)，分别激发3次，先向下敲击枕木上面铁板，得到一张压缩波纵波记录，后敲击枕木两端铁板(背向各一次)得到两张剪切波横波记录。枕木必须用重物(或车)压实，用重锤敲击铁板时必须干脆，不能有拖拉。

4)接收：单个三分量检波器(机械式)，X、Y、Z三个分量井中接收。井中检波器点距：2m以上的表层按0.5m的点距进行采集；2m-10m的地段按1m的点距进行采集；10m以下的地段按2m的点距进行采集；采集仪器用R24型浅层折射仪，采样间隔0.25ms，记录长度256ms，记录格式SEG-2。

本发明还提供以下方法：

测量采集前对仪器、重锤激发系统进行延迟时测试，保证与仪器同步接收。

R24小型地震仪设置3道进行记录，第1、2道记录X、Y分量，第3道记录Z分量。

下井电缆和下井缆绳用胶带紧缚在一起，保持两者在一条直线上。

每次提升检波器的距离必须准确，并及时进行核对。

本发明图2是观测到的一个深度点的纵波和横波两个水平分量的初至信息，可以看出初至起跳干脆，清晰，两组横波记录因为敲击方向相反而呈现波峰和波谷相对。可以准确的拾取横波初至，同时也避免了某个初至遭到破坏而失去该点地质信息的风险。

本发明图3是一口井的横波表层资料记录，其初至清楚，拾取准确，能够真实反映该处表层结构的深度和速度变化情况。

本发明在326公里长的测线上做了628个调查点，准确地得到了每个点的表层纵、横波速度和深度变化情况，取得了巨大的生产效益和经济效益。

Claims (10)

1、一种横波或转换横波勘探近地表表层结构调查方法，其特征在于：采用地面激发井中接收方式，在调查地点垂直钻井，井深根据岩性确定，横波激发源采用钢板结合枕木垂直井壁方向重锤水平敲击的方式，在井中放置三分量检波器，采用常规小型地震仪接收纵波和横波信号，将采集到的资料记录并作常规处理得到准确的拾取横波初至，完成纵横波的表层调查。

2、垂直井深钻入高速岩层5-25米，井直径10cm-20cm。

3、横波激发源枕木为3-5m长、10-30cm宽、10-20cm厚，枕木上面和两端固定厚3-8mm钢板，枕木中心点距井口1-4m垂直井壁方向摆放，枕木重量或负重大于100公斤，重锤为4-10公斤。

4、重锤上面固定一触发器，触发器用线缆与小地震仪连接。

5、采集前对小型地震仪、重锤激发系统进行延迟时测试。

6、采集信号时在一个检波器深度点，在垂直井壁方向上用重锤敲击木板两端各一次，激发并记录两组极性相反的剪切波，为横波记录。

7、在木板上面垂直地面方向上敲击，激发并记录一组压缩波，为纵波记录。

8、由深到浅逐点向上提升检波器，完成个深度点的横波和纵波资料采集，至少有4个深度点，每个深度点纵波和横波的激发顺序和记录一致。

9、井中检波器点距为2m以上的表层按0.5m的点距进行采集；2m-10m的地段按1m的点距进行采集；10m以下的地段按2m的点距进行采集。

10、接收装置采用R24道小型地震仪，采样间隔0.25ms，记录长度256ms，记录格式SEG-2，设置3道进行记录，第1、2道记录X、Y分量，[第3道记录Z分量。

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