地震勘探的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇地震勘探的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】地震检波器；惯性传感器；油气勘探

1.国内外发展现状

从80年代至现在，高分辨率地震、三维地震、发展开始成熟，而且井间地震、四维地震、多波多分量勘探等的新技术及方法方法开始应用，和勘探技术对应的检波器的型号也不断的发展，例如高性能压电检波器、四分量检波器、涡流检波器、四分量检波器等。初步统计得出，当前一共12个系列25种型号的检波器在油气资源地震勘探中使用。

国内地震检波器大约有五十多年的历史。五六十年代国内基本仿制苏联还有美国的检波器；七十年代国内自行研制地震检波器；八十年代主要为引进阶段，例如西安石油勘探总厂等。90年代以后，以增加高分辨率勘探为目的，物探局仪器总厂、西安石油勘探仪器总厂推出了一系列检波器，是的地震检波器的勘探得到扩展。近年来，MEMS技术发展很快，采用MEMS技术的数字地震检波器开始出现。ION公司以及SERCEL公司在2000年前后分别推出地震检波器，并且具有全数字的特点，开始在野外不断应用。数字检波器实质上是分辨率很高的微加速度计，国内对其研究还处于开始阶段。

2.高分辨率地震勘探对地震检波器的要求

2.1 地震勘探的基本原理

地震勘探基本原理如图1所示，激发之后地震波在遇到不同地层的分界面发生反射，设置在地面上的地震检波器把振动信号转换成电信号，电信号被地震数据采集系统检测，进行数字化并记录，通过分析地震数据就得到地震波运行的时间还有速度信息，进而得到地层分界面油气资源的埋藏深度。

图2为遥测地震油气资源勘探中的惯性传感器采集部分的结构，其采用24位的作为数据采集单元。

（1）信号只需要前一级的简单模拟过滤器，采用24位A/D进行转换，大大缩短模拟信号通道，有利于降低信号的失真度提高信噪比；

（2）对去假频（即防混叠）滤波器大大简化，提高滤波性能。

2.2 地震波的形成和衰减

将作业地层看成系统对待，震源激发出现的激发波形看成系统的输入信号，那么传输到达地面的地震波为系统的输出信号。输出信号主要由输入信号还有系统特性决定，即地震波波形为震源还有地层共同作用的产生的。地层对震波振幅、频率特性产生影响主要有三种。

2.3 分辨率公式

通常垂直分辨率的极限约等于主波长的1/4。当前使用的近似的时间分辨率公式，也就是“时间厚度”：

其中，—层速度，—视波长，—可分辨厚度。

以上公式前提是地震子波为理想的Ricker子波。相关证明得到：上述分辨厚度下，子波的过零点出现互相重合情况，叠加的合成波形在两个波峰位置产生波谷，波谷振幅为零，而且两个波峰分开。实际上地震子波不可能产生严格意义零相位的，并且反褶积没有将它其压缩成正峰。

3.动圈式检波器的讨论

3.1 检波器的动力学模型

检波器的动力学模型如下图，弹簧在检波器外壳上进行固定，弹簧上悬挂质量体，当存在地震信号时，外壳和大地一起振动，质量体通过弹簧带动做阻尼振动，力学方程如下：

3.2 噪声

在所有噪声源当中，一般环境噪声幅度最大，如刮大风检波器的噪声输出强度约20～80，小风达到为。安静地区大地振动的速度噪声峰峰值只，相应的噪声电压峰峰值。除了外界噪声源，检波器噪声包括惯性体的布朗噪声还有电阻热噪声。对于克量级的检波器，大地振动噪声高于布朗噪声4-5倍，因此检波器的布朗噪声能够忽略。电阻热噪声的噪声密度计算方法如下：

k—玻尔兹曼常数；T—绝对温度；R—线圈电阻值；检波器；线圈电阻；计热噪声密度只有。

3.3 常用的检波器组合方式

地震道通常是2-4个串检波器串并联，串并组合的方式及相关特点一般和石油勘探的目的相关。不同组合目的在于，利用有效波还有干扰波的不同，来干扰波进行抑制，并突出有效波。下表给出了不同检波器组合的性能特点。不同的检测波组合性能参数表如表1所示。

其中：n—检波器的总个数；—并联子串数；—子串检波器个数；；—为串组合的增益；—阻抗比（串组合和单只检波器的阻抗比值）；—为动态增量，在具体勘探当中，要按照油气藏探区的干扰波类型还有其频率特性以及勘探目的层深度和其它因素来对检波器的组合方式进行设计，目的是找到适合此藏区的特定通频带的组合。具体的组合点数根据施工区的表层特点来决定，当表层干扰十分严重时，采用点数的数量比较大，例如沙漠区勘探组合点数一般大于30个。

3.4 谐波失真

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【关键词】波速测试技术；瑞雷面波；频散曲线

面波法波速测试技术是地震勘探方法之一，也是地球物理勘探技术的一个分支，目前已广泛应用于第四系地层的划分，地基处理效果评价探测地下空洞，评价饱和砂土的液化，计算各种弹性动力参数，评价地基的承载力等，并取得了良好的应用效果。

一般来说，面波法波速测试可原位测定瑞雷面波（R波）在岩（土）体中的传播速度，从而避免了室内测试所带来的误差，它能有效地解决许多地质问题，诸如确定建筑场地类别能快速、经济的对场地进行分层，并给出每层的剪切波速度等；并可计算工程动力学参数，如动剪切模量、动弹性模量等。

1、面波基本原理及工作方法

1.1基本原理

面波（瑞雷面波）和折射波法、反射波法一样，它也是利用弹性波场特征进行勘探，只不过面波波场特征与体波有较大区别。在相同的介质中，纵波波速最快，横波次之，面波最慢。在层状介质中，拉夫波是由SH波（水平方向S波）与P波干涉形成的，而瑞利波是由SV波（垂直方向S波）与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。

面波勘探是按照测网的布置，在测点上逐点进行观测，每一个测点根据地质任务和勘探深度的要求，测得一条频散曲线，利用频散曲线的速度进行分层、计算有关参数等，从而达到岩土工程勘察之目的。

1.2基本工作方法

在外业工作正式开展之前，首先在测区平坦地带上做展开排列试验工作，进行现场干扰波调查，识别地层的各种地震波列信号特征，确定测试方法的观测系统及参数。

在实测工作中，一般把检波器对称埋置在勘探点的两侧，震源点和检波器应布置在同一条直线上，并在排列两侧激振。

2、应用实例

2.1工程概况

广西某基地住宅楼正处于施工图设计阶段，物探任务为通过面波（场地土剪切波速）测试，对该建筑场地类别做出判别。根据地质资料揭示，场地土层主要为第四系人工堆积层（Qml）及中更新统冲积层（Qal），下伏基岩为第三系南湖组（En），主要为泥岩，局部夹有薄层状泥质粉砂岩。场地平整后，地基岩土主要为风化的泥岩、泥质粉砂岩。岩土层间具有一定的波速差异，具备瑞利波勘探的地球物理条件。

2.2工作方法

在测区内的地质勘探钻孔处共布置了3个面波测试点（如图2.2-1），采用了12道4Hz检波器接收，道间距为2m，偏移距为10m～30m，采样间隔为0.25ms～1ms，锤击激发方式，用10.88kg大锤直接锤击厚木板激发。

面波勘探工作使用了重庆水电物探研究所研制的SWS-3型工程勘探与工程检测仪。

2.3资料整理与解释

资料分析和解释使用SWS处理软件，通过对频散曲线进行定量解释，得到面波勘探点处的各地层的厚度及剪切波速度，根据剪切波速平均值与覆盖层平均厚度的情况来确定建筑场地类别。图2.3-1～图2.3-3为面波频散曲线波速计算分层成果图。根据频散曲线特征，把地层分为6-9个波速层。

2.4成果分析

由面波频散曲线波速计算分层成果，并把面波换算成剪切波，对场地土进行剪切波速度统计，剪切波速度加权平均值计算公式如下：

Vse=d0/t

式中：

Vse——土层等效剪切波速（m/s）

t——剪切波从地面至计算深度之间的传播时间

d0——计算深度（m），取覆盖层厚度和20m二者的较小值，其中覆盖层的厚度按地面至剪切波速大于500m/s的地层顶面的距离确定

di——计算深度范围内第i层土层厚度（m）

Vsi——计算深度范围内第i层土层的剪切波速度（m/s）

n——计算深度范围内土层的分层数

计算成果见表2.4。

2.5结论

通过对拟建建筑物场地土的剪切波速测试，提供以下结论：

在测试范围内覆盖层的等效剪切波速平均值为309m/s根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）表4.1.6，本场地属Ⅱ类场地。

3、结束语

通过工程实践面波勘探可以得出如下几点：

（1）面波勘探提高了工作效率，可以解决如探测建筑桩基根部埋深，高速路无损检测、探测地下空洞等地质问题，很好的为地质和设计服务。

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一、课程建设的基本思路

1.专业岗位职业能力分析

（1）职业描述。物探专业主要面向石油、煤矿及其他矿产资源勘探开发的行业企业，主要职业岗位群包括利用地球物理性质进行野外地震资料采集、地震资料数字化处理、地震资料地质综合研究等。主要工作岗位有野外资料采集过程的地球物理师、解释员、处理员、技术工人等。

（2）课程模块化项目实施步骤。 第一，行业领域——进行行业、企业调研；第二，工作岗位领域—提炼核心技能；第三，课程领域—确定核心课程模块化项目、重构课程结构、编写教学指导方案、开发项目教材。

（3）物探专业人才建设的切入点。物探专业的主干专业—野外地震数据资料采集施工专业；主要产品—数据记录资料；主要过程—施工生产过程；主要技术—施工技术。

（4）培养方向。服务于石油、天然气的勘探与开发单位，煤层、煤层气的勘探与开发单位，矿产资源勘探与开发单位，从事野外一线的地震资料采集工作，室内地震资料处理工作，地震资料综合地质解释工作。

（5）职业目标定位。地球物理勘探的工作过程对人员技术要求不同，如图1所示。

图1

（6）就业岗位（群）。就业岗位（群）包括主要工作岗位、相关工作岗位和发展工作岗位。主要工作岗位包括野外资料采集技术人员、解释员和处理员；相关工作岗位包括施工监督员、大小线查修工、钻井爆炸监督、仪器操作员和测量员；发展工作岗位包括野外资料采集物理工程师、地震勘探监理、地震数据处理工程师和地震资料解释工程师。

2.课程建设的思路

笔者学校借鉴CBE、MES、KH等教学课程模式，参照东方地球物理勘探公司员工培训项目，探索创新核心技能模块化项目课程体系，摆脱了以往的学科教研室结构体系下进行课程设置的“学科型”课程设置，建立了“职业型”课程设置。在教学内容组织安排时，充分考虑到企业职业的需要，按照社会、行业中的职业要求安排教学课程内容，实现由职业定专业。根据企业工作岗位要求和学校教学领域覆盖的职业岗位对应的专业中应具备的综合能力，形成以职业技能为主，以职业资格标准为切入点，以就业为导向，将基础理论专业知识与职业技能结合的模块，形成模块化核心技能项目课程，组成以教师团队为主的不同工作室，建立以班主任为首席教师制的职业技能团队或骨干教师、专业带头人的工作室结构，改变了以学科为中心的教研室结构。由首席教师牵头组建团队，进行教学与教学研究活动。同时组建与技能模块相对应的项目课程，形成模块化项目课程教师工作组团队。

二、模块化项目课程体系框架

学校教务部和教学督导室根据市场部与培训部提供的企业岗位用工要求，结合历届毕业生在东方物探、煤层气、中联煤等单位反馈回来的信息，对原有的课程设置、教学内容、教学方法进行调整改进，建立了“公共课程模块+基础技能模块+核心技能模块”为主的课程设置模式，确立以核心技能培养为课程改革宗旨，以建立核心课程开发为主体的教材建设，以教学项目设计为专业课程重点的体系建设。

1.公共课程模块

贯穿三个学期，教学项目内容包括：文明社交礼仪、应用文写作和演讲、计算机软件操作、简单专业英语翻译。这些教学项目所包括的相关课程有德育、语文、数学、物理、英语、计算机应用基础等。这些课程是专业核心课的基础、工具，是学生必备的文化素质能力。

2.基础技能模块

在学生入学一至四学期进行基础技能课程教学，包括电工电子技能、英语听说读写能力、计算机操作能力、获得野外地震资料并处理解释能力，是对接核心技能学生必须掌握的专业关键课程。以“学、做结合”教学模式进行专业基础技能训练，对完成工作任务应掌握的技能基础知识、实验实训所具备的技能基础知识组成的模块，由若干个项目课程组成，使学生对专业岗位的基本专业技能有初步的认识。

3.核心技能模块

安排在第五至第六学期，包括野外地震勘探施工能力、野外地震采集资料处理能力、地震资料综合地质解释能力，即根据地震地质任务进行野外施工的能力并将野外采集地震资料按处理流程转化成地震剖面，对地震剖面按资料解释流程进行地质解释确定油气藏及井位。第五学期在校内外实训基地实施以“工学结合”的模式进行项目实训。重点针对专业岗位技能或职业技能进行训练，学校与生产单位联系，由教师带队3～4周到野外地震队生产一线各班组参观实习，熟悉各工种具体工作内容。另外利用校内实训设施—东方公司生产单位应用的软件，完成一条测线的处理流程及简单地震剖面解释，项目是生产单位的勘探项目，从而保证教学内容与实际工作完全一致，体现了教学过程的开放性和职业性。第六学期安排专业生产性实训，顶岗生产。在真实职业环境中，注重专业技能的拓展、职业习惯的养成和企业文化的了解，使学生的综合素质更加贴近工作岗位的要求。

三、模块化项目课程及教学项目的实施

在教学过程中，我们要求实践教学体系与职业岗位能力要求相吻合，专业校内生产性实训的比例超过50%，强调校外顶岗实习等综合能力模块训练，达到学校学习与就业岗位的有效对接。

1.基础能力模块项目训练

（1）知识：掌握电工、电子技术的基础理论，根据电路焊接地震元器件；掌握简单的数学、高等数学的运算规律；掌握基本的计算机的操作、应用；掌握英语的听说读写。

（2）能力：掌握触电预防与急救、基本元器件的识别与测试能力，熟悉常用仪表仪器设备的使用；掌握数学的分析计算能力，掌握英语的听说读写能力，掌握计算机的基本应用能力，掌握电子元件的焊接 能力。

2.专业能力模块项目训练

（1）知识：熟悉地震勘探的工作流程，掌握地震勘探的基本原理、野外采集数据的流程、地震组合的原理及方法、多次覆盖技术的方法，掌握测量的基本原理，掌握野外钻井、爆炸机的原理及使用方法，熟悉仪器接收地震记录的方法，掌握地震数据处理的原理和方法，掌握地震资料解释的原理和方法，掌握石油地质的相关理论。

（2）能力：培养学生进行野外地震勘探的能力：能根据需要完成的地震地质任务设计施工方案，并根据设计方案完成野外施工任务，获取野外地震资料。软件应用能力包括应用解释、处理软件根据流程进行解释处理的能力。

3.综合能力模块项目训练

（1）综合能力训练一。知识—数据处理流程、资料解释流程。能力—能综合运用所学知识和技能进行GeoEast一体化软件应用，按处理流程处理测线，按解释流程进行地震剖面解释。

（2）综合能力训练二（校外：生产实习与顶岗实习）。知识—了解野外生产全过程；了解企业工作流程和企业文化；熟知生产流程及工作方法。能力—独立工作能力、解决问题能力，综合运用知识解决实际问题的能力；撰写技术报告和编制技术资料的能力；能参与施工和管理，能处理施工中发生的一般技术问题和团队协作能力。

我们通过对工作项目分析，获得每个项目的具体工作任务。对完成任务应掌握的职业能力做出详细描述，按照工作的相关性设置课程，按照项目课程类别要求，对工作领域中涉及的项目课程进行了划分并对实验、实训场地进行了建设。如表1所示。

表1 物探专业技能模块项目课程

工作领域（模块） 项目课程 实验实训场所

野外资料采集操作与管理 工区踏勘 浓缩仪器采集实训室

周口店野外地质实训基地

地震资料采集前的方法分析过程

选择合适采集技术、进行初步论证

编写地震资料采集施工方案

野外资料处理 野外采集记录接受 GeoEast解释处理一体化实训室

野外采集资料预处理

地震资料反褶积处理，地震速度分析

静、动校正叠加、叠前、叠后偏移处理

野外资料解释 分析工区地震记录特点，逐线且闭合追踪有利地质层位 地质构造解释陈列实训室

地震资料构造解释、地震资料岩性解释

井位确定 确定油气藏量 多媒体实训室

确定井位

成果报告

通过对工作流程和具体任务要求的分析，明确课程教学目标和阶段性教学目标，组织课程内容构建行动学习项目。以项目课程为主体，对工作项目进行分析，获得每个项目的具体工作，我们把工作任务相关的职业能力加以整合序化，转化成学习型课程工作任务，组成核心技能教学项目，对核心技能教学项目进行课时分配。在教学设计过程中我们坚持学生实践过程以真实的实训基地或仿真模拟演练为主，保持与企业工作现场一致，坚持教学项目设计标准与企业技能鉴定标准相一致、项目完成与成果展示相结合。

在开发课程体系时首先确定职业工作，再整合典型实际工作任务和适应于教学的工作任务，最后转化为专业核心课程的教学项目。在开发课程化系时，以下是物探专业技能模块项目课程教学课（表2）。

表2 项目课程教学方案

项目课程名称 地震资料采集前的方法分析过程 总学时 66 项目名称 施工区域的观测系统定位 学时 18

教学

目标 1.能够设计施工区域的观测系统，对现场有应变能力。

2.对施工现场复杂的地形，能够正确改变观测系统。

3.遵守HSE管理规定，有团队协作精神。

教学

内容 1.HSE安全知识

2.懂得排列的布控、检波器的使用、组合炸药的原理。

3.反射波的原理。

4.记录的分析。

工作

任务 1.确定采用的观测系统。

2.根据激发点和接受地段的相对位置，确定道间距、排列长度、偏移距、最大炮检距。

3.根据工区的实际地形确定观测系统的图形摆放图示法。

4.对工区可能出现的各种干扰波的处理方案

教学

方法 项目教学法、讲授、实践操作、项目团队协作学习、多媒体演练

活动设计 应知 应会 拓展知识

1.根据工区的复杂地形能够合理设计观测系统。

2.利用多媒体演示整个设计过程。

3.制定施工计划并实施。

4.对地震记录能够判断。 1.地震勘探原理

2.石油地质基础

3.采集接收原理

4.仪器操作原理 1.采集设备的使用与维修。

2.资料采集操作流程。

3.鉴别地震记录、能够简单处理。 电法资料采集方法

四、实施的成效

第一，通过模块化项目课程教学，在实践工作中提升学生综合能力，树立团队合作意识。学生不仅掌握专业知识和技能，而且也学会与他人合作。通过物探专业模块化项目课程教学，使学生学习环境更接近岗位工作环境，在实际工作中，让学生了解到团队协作的重要性，学会沟通技巧，提高团队协作能力。

第二，有效提高教师队伍的整体教学水平。通过各专业的模块化教学，教师树立了以首席教师为主的教学团队，在教学过程中教师资源共享，教学在整个专业团队协作过程中相互沟通，不断提高，在教学设计中献计献策、不断创新思路、开阔视野。同时，学校合理整合利用六大实训场地和一个校外实训基地，充分发挥了学校现有教学设备的作用。

第三，教学效果得到明显的改进，模块化教学中的每个子项目都是一个相对独立的工作，由学生自主和合作完成。学生在实践锻炼中学会了思考、学习、动手实践的过程，达到提高学生职业能力的教学目的，增强了专业核心能力的培养，保证了学生在学习过程中的学习质量。

参考文献：

[1]黄宝丽.高职院校校企合作实践模式的研究与实践[J].中国职业技术教育，2014（7）.

[2]陈炳森，陈韶光.高职专业核心课程实施项目化集中教学的研究[J].广西教育，2012（12）.

[3]蒋志梅.高职展示设计专业基础课与核心课程项目化贯穿性研究[J].职业时空，2012（12）.

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关键词： 万道地震仪； Q系统； 单点检波器； 组合

中图分类号： P631.4 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2010）08-0036-02

一、引言

在地震技术诞生的早期，该项技术是在采集和处理两个方面并行发展的，但采集技术在近20年来却未有重大的变化。在陆上地震资料采集中，一般推广应用的是遍及采集网络并按规则图形布置的检波器组合法，记录的信号是经电合成后再数字化，是一个简单的线性求和。

地震采集技术长期存在的噪音和畸变问题可以通过分散记录单个检波器道的信息来消除，检波器接受的大部分干扰信息数据电合成后被混合，实际上已不能进行反褶积。通过单个检波器记录，空间采样可以用与瞬时采样相同的方法来处理，使数据采集简化为普通的测量，并提供无限的处理可能。

1994年关于单个检波器与检波器串数据的一项对比结果证明，检波器数量减少了8倍，所处理的数据的分辨率也有明显的改进。但是要求仅有几百道、几千道记录能力的采集系统同时记录大量分散的采样是远远不可能实现的。

随着计算能力和仪器研制水平的提高，西方石油工业界竟相采用体现当今世界先进水平的万道(或超万道)地震仪器，陆上可达3万道。I/O、WesternGeco、PGS-Tensor等著名地球物理技术服务公司均具备了该类型仪器的制造能力[1]。随着法国Sercel公司研制出了超万道地震数据采集系统，WesternGeco和I/O等公司制造出了基于MEMS的数字检波器，高密度单点数字地震技术应运而生[2]。由英国Vibtech公司开发的it系统是一套蜂窝地震数据采集系统，具有几万道的带道能力，使得用户能够真正获得3D勘探的空间对称采样率，其在in-line和cross-line方向上波场采样率相等[3]。

斯伦贝谢公司研究和开发了Q系统。该系统能以2ms的采样率实时记录30000道的信息，有了这么多分散的地震道，地球物理解决的方案就能有效地从硬件中解脱出来。

二、Q系统

将地震道采集从几千道跃升到30000道的关键技术是网络技术，以2ms的采样实时记录30000道的能力依靠的是运行于3个层的尖端电缆和光缆网络，对每个检波器的精确定位，可靠的传输信息，即使网络的某一部分中断，数据也会被自动地改线绕行。

该系统有一套地球物理软件，在信号到达中心记录系统时，通过这个软件系统对每一炮的每一道记录都进行统计学质量控制，记录记带前都进行了噪音压制和干扰校正。该软件系统能对单点接受的信息进行智能数据成群(DGF，digital group forming)处理，使得采集到的地震数据能被多次处理，从而得到每个感兴趣目标的最佳结果。

Q技术有以下优点：①提高成像质量，以便更好地准确地确定井位；②采集到的数据具有高度可重复性，能提高四维勘探质量；③能与多分量技术完全兼容，可应用于3D/9C地震勘探中；④能同时进行井下和地面采集；⑤具有高频信号、大炮检距信号的保护作用；⑥具有较宽的频带，垂直分辨率得到提高；⑦具有足够的空间采样，能消除空间假频，提高横向分辨率；⑧检波器串较轻，但能获得与常规组合检波同样的效果。

三、Q-Land系统

Q技术的第一个版本是Q-land,它代表了地震成像质量和数量的飞跃，且在海上和井下的应用也很有潜力。Q-land是科学家和工程师们回到地震勘探的基本原理，是克服目前实践中的限制而获得的结果。他们提出了Q-land系统记录单个检波器的信号而不是记录常规系统中所用的检波器组合输出信号，并提供实时记录30000道的采集能力（2ms采样），改善了对目的层和井位的选择，减少采集时间，并提供充足的证据，证明储量估计，协助生产和储层管理,Q-Land系统尤其适用于那些地表复杂地区、信噪比较差、面波干扰严重、有静电问题或高差变化大的地区。Q-Land克服了以往常规组合检波中存在的地球物理方面的明显缺陷，即波数问题、干扰问题和输出采样问题。

（一）波数问题

组合检波求和相当于正弦类型的波数响应，因此受到旁频带的损害，输出将不含有所需要的通带形状。波数响应具有频率和时间的独立性，理论上较高的频率应该有一个较大的波数带，当反射时差随波至时间的减少而增大时，波数带在炮集剖面上的浅层应该有更宽的波带。

（二）干扰问题

常规组合检波中，检波器组合内每个检波器都有一个不同的高度、耦合差异、不同剩余动校正和组合内静电干扰，而组合检波的输出信号是单个检波器的简均。上述干扰得不到校正，不可避免地影响了组合输出的质量。

（三）输出采样问题

由于检波器组合的长度通常是固定的，因此波场的输出采样也是固定的，所以限制后续资料处理阶段的选择。Q-land系统采用单检波器接收和分组技术克服了目前常规地震采集中的上述问题。

单点单检波器地震勘探技术就是在野外，按照以往的组合形式布设独立单个检波器，相互之间不用缆线联接，每个检波器的数据独立的输入到地震采集站的地震通道中，独立记录。地震数据在资料处理中心由资料处理员经过分析，根据不同点的噪音发育情况确定不同的组合形式，或组合、或不组合、或小组合、或大组合，以压制这个物理点的噪音，这种组合方式称之为数字组合方式。单点接收示意图如图1所示。

单检波器记录要好于采样，并在时域数字记录领域应用了去假频技术，用点接收记录可将基本采样规则扩展到空间范畴；对单检波器记录作适当的预处理有利于分组输出数据集的计算，这些数据基本上不含假频噪声。

高密度单点地震技术是指采用万道地震仪和数字检波器进行单点激发、单点接收（间距5～10m，小于噪声波长的一半）、大动态范围、多记录道数、多分量地震、全方位信息、小面元网格、高覆盖次数的特高精度三维地震技术。它可以在组合前，对每一点作静校正、振幅和相位校正，克服常规检波器串接收中的频率和相位破坏，该技术不但省去了野外组合，也极大地提高地震资料的纵横向分辨率及信息精度，促进勘探开发技术向特高精度发展，对山地勘探和小断块、薄储层、小砂体、小尺度孔洞的识别以及精细油藏描述更加精确[2]。

（四）数据处理

常规资料采集中，空间采样间隔常受到成本和作业效率的限制，因此常采用组合检波以减弱相干噪声。另外，当使用检波器面积组合时，空间采样必须满足二维采样的要求。

在采集和处理过程中的某些阶段，单检波器接受的数据体通常会借助分组处理来减少。一般说来，分组处理要比点接受资料的线性求和要复杂得多。用于处理单检波器接受信息的一种数据处理算法的工具箱可以改善分组的结果。

与常规组合检波相比，用单检波器接收地震信号可以减少检波器的数量，这样会影响到随机噪声的减弱，但这可通过点接受记录的分组处理来完成。如果自然界中的环境噪声是随机的，可通过检波器输出信号的线性求和而将其减弱为检波器的平方根倍。然而自然界中的环境噪声纯粹是随机的则很少，这些噪声一般均具有一定的相干半径，其衰减比覆盖次数的平方根要小些，因此组合检波和单点检波之间有一些差别。另外，对点接受记录进行分组处理也不再是一个线性求和，而是应用了较先进的噪声衰减技术，如分组技术就是将软件工具箱中的几种算法应用于单检波器记录，这些算法包括组内时间漂移校正、相干噪声衰减、空间去假频保护和减少随机噪声等。

对单检波器记录进行分组处理可有不同的选择，分组处理能减少数据流量，但缺乏灵活性，并需要预先确定分组参数。斯伦贝谢的Q-Land系统可以将所有的单检波器记录数字化后传输到仪器后再记录，易于数字成群处理，用仪器车上的DGF传送一个或多个数据集，其道间距已针对特定目标进行了优化。在数据处理中心需要利用记录在磁带上的单检波器记录，对分组作进一步试验，以找出最佳分组方案。资料处理虽然具有很大的灵活性，但资料处理过程中数据量将会大大地增加。在DGF处理中，点记录的密集的采样便于衰减地滚波和噪声。图2为DGF处理前后的记录资料，图2（a）有明显的地滚波，图2（b）的资料空间分辨率明显提高。

30000道地震采集系统是迈向无假频记录地震波场的重要一步。虽然由于作业和成本的限制，还不能记录全覆盖波场的信息。在用很小道距记录单炮信息时Q技术可记录包括相干噪声在内的所有无假频单炮记录。

四、结束语

1. 单炮检波器彻底抛弃了检波器串的概念，无假频地记录噪声，方便后期组合，极大地改善了野外工作效率，降低了勘探成本，缩短施工周期，使地球物理勘探技术上升了一个新台阶。

2. Q技术的开发和应用使地震勘探向高密度采集、高信噪比、高分辨率方向上升了一个新水平，该技术在西部的山地勘探和小断块、薄储层、小尺度孔洞的识别及描述中具有实际意义。

参考文献:

[1] 杨勤勇，徐丽萍.地震勘探技术新进展[J].勘探地球物理进展，2002.25（1）：8-13.

[2] 杨勤勇.勘探地球物理进展[J].2007.30（2）：77-84.

篇5

关键词：石油勘探；物探技术；关键技术突破

中图分类号：P618 文献标识码：A

1 引言

随着社会的不断发展，人们对石油资源的需求也越来越大，而现在的石油资源几乎不能满足人们日益增长的石油需求，因此加大对石油地质勘探技术的研究可以有效的推动我国经济建设的发展，这就需要不断创新石油地质勘探技术的创新，来缓解我国石油行业对石油需求的压力，物探技术的应用在石油勘探中发挥出了巨大的作用，随着科技的进步，石油物探技术发生了翻天覆地的变化，同时石油物探技术是石油公司实现成本降低，效益增长的主要途径之一。

2 物探技术的概念

物探技术，它的全称是地球物理勘探技术，被用来检测地质水文条情况的。因为使用仪器来检测不同的地质对象时，仪器会显示在各自不同的物理性质不同的对象不同，每个矿都有其对应的物理特性，但这项工作是利用地球物理技术，实现地质测量的原理。通过精确地测量，测量出对象物理场的分布，根据该指标的先进仪器地球物理技术，场分布的物理特性之间的差异，确定实际的地质结构，分布和可检测工程中容易遇到的问题。

3 石油物探关键技术的突破

3.1 石油物探技术的应用

物探技术的应用，其基本原理是：通过刺激矿物表面形成振动信号，这个信号传播媒体又以地层，地层中的发送信号给勘探设备在地面上，信号在传播过程中，由于油层的不同地质构造中的不同的物理性质，这也反映出了体波，面波相关信号是不同的，信号之间的对应是判断地质结构和属性的关键所在。

体波会将根据不同的地层状况得到不同的反射或折射现象。显然，信号在地层中的传播过程中所通过的地层是多层的，多地质物性的，而不是单一属性的。当下覆层的波速比上覆层的波速要大的时候，信号就会在分层地层传播时，就会产生比较显著的折射现象。还有就是当下覆层的波阻抗比上覆层的波阻抗大时，信号就会在分层地层传播时，就会产生比较显著的反射现象。面波。仪器在地层中的传播中会发送一个信号，当通过不均匀的传输介质反射面波信号将表现出分散的现象。当信号的频率发生变化时，面波的速度也会发生变化根据勘探深度的变化，当波速趋近与勘探的深度层时，就会得到比较准的勘探信号。

3.2 石油物探关键技术的突破

（1）加大地震装备的投入。国际上地震采集技术之所以取得了如此大的进展，根据相关资料研究表明，宽频带，款方位的采集技术的应用发挥了很大的作用。虽然中国石油在很多方面都取得了很大的进展，但是在多播勘探处理技术等方面还有一段差距，要想发展这些先进技术，对计算机运算能力，相应软件提出了很高的要求，这时，要想赶上或是超过国际现有石油物探技术，就要加大地震采集的投入。

（2）积极使用高新技术进行石油物探，尝试新方法，进行新试验。引进国际先进但是国内仍未研究出来的高新技术，然后针对国内油田的地质特点进行改进，在不断的试验中求发展，求进步，选用性价比高的技术手段，做好相应的试验记录，并保存好试验成果，以推动国内石油物探技术的进步，提高采油效率。

参考文献

[1]中国石油勘探与生产分公司.深层火山岩地球物理勘探关键技术及应用[M].北京：石油工业出版社，2009.

[2]冯连勇，牛燕，孙梅.世界石油物探行业和技术发展状况及趋势分析[J].石油地球物理勘探，2005（01）：199-222.

篇6

1.1概率性神经网络（PNN）

地震属性和测井数据的关系，并不一定是线性的，利用概率性神经网络的方法弥补井和地震间的非线性关系。概率性神经网络（PNN）类似于多维属性空间上的克里金，采用了局部化的作用函数，具有最佳逼近特性，且没有局部极小值。每个输出点把新点处的新属性组与已知的培训例子中的属性进行比较来确定的，得到的预测值是培训目标值的加权组合。概率神经网络方法具有高度的容错性，即使某个井旁道地震参数或某个网络连接有缺陷，也可以通过联想得到全部或大部分信息。因此，用概率神经网络建立地震属性和测井特征属性之间的映射关系可靠性高。概率神经网络方法还具有动态适应性，当地质岩性类别变化或地震参数修改时，网络可自动适应新的变量，调整权系数，直到收敛。对于受岩性控制的储层，概率神经网络是描述其地震属性参数与岩性参数关系的有效方法。概率神经网络是由多测井和多地震属性参数组成的网络。首先,将由测井曲线和井旁地震道提取的特征参数按照地质岩性参数分成若干类;然后,通过非线性数学模型的神经网络学习系统,由输入矢量产生输出矢量,并把这个输出矢量与目标矢量进行平方意义下的误差对比;再以共轭迭代梯度下降法作权的调整,以减少输出矢量与目标矢量的差异,直到两者没有差异训练才结束。对于给定的培训数据，PNN程序假设测井值和每一输出端的新测井值为线性组合，新数据样点值用属性值X表示可写。这里σ是PNN使用的高斯权重函数的关键参数，来控制高斯函数的宽度。式（2）和式（3）是概率神经网络预测的基本原理，训练神经网络的过程实际上就是求解最优平滑因子的过程。

1.2交互验证增加属性类似于多项式拟合增加高阶项，增加多项式高阶将会使预测误差总是变小，但属性的个数绝不是越多越好。随着属性个数的增多，对预测的结果的影响越来越小，会明显削弱未参与神经网络训练的那些点的预测能力，甚至造成预测误差反而增大,这种现象称为过度匹配。而且参与运算的属性过多，也会影响到运算速度，因此通过计算验证误差来确定最佳的属性个数，防止过度匹配，该过程就称为交叉验证。通过蕴藏井误差分析的方法，验证出现拟合过度的情况。求取递归系数时，选取一口井作为验证井，不参与运算。利用拟合出的关系，得到验证井的误差值。以此类推，得到每一口井的误差值，以参与运算井的平均误差作为参考标准，来检验属性组合个数是否出现拟合过度的情况。

2应用实例分析

研究区内油气富集区主要为岩性控制，目的层段厚度70m左右，地震剖面上大约50ms，含油砂体主要发育在wellA，wellC附近，向周围变化较快。针对目标层T41-T43之间进行井曲线交汇和岩性统计。wellA，wellC主要是含油砂岩，wellB、D、F主要是泥质砂岩、煤层，岩性差别很大。但从速度、密度曲线交汇图版（图1）来看，曲线交汇统计重叠较大，很难区分含油砂岩和泥质砂岩。wellA、wellB对应层位岩性明显不同，在地震剖面也体现同样的反射特征。因此基于测井和地震模型为基础的常规叠后波阻抗反演很难准确识别这套含油砂岩。而更能反映岩性特征的GR曲线，则对这套砂体较为敏感，明显地区分出了这套含油砂岩（如图3所示）。因此我们采用本文介绍的神经网络技术，在常规波阻抗反演的基础上，预测GR曲线特征体。经过分析，把GR值65~75区间岩性赋值为含油砂岩，从而把这套储层有效的区分出来，在此基础上进一步计算砂岩厚度（图4）。

3结论

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[关键词]物探 勘察 复杂滑坡 应用

[中图分类号] P631[文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-105-1

0引言

随着国民经济的蓬勃发展，工程建设步伐日益加快，在工程地质勘察技术得到了前所未有的发展的同时，也对地质勘察提出了越来越高的要求。工程地质勘察作为整个工程最基础的工作，它在很大程度上决定着整个工程的成败。而地质工作与物探工作相辅相成，物探勘察是传统勘察方法的延伸，它是地质勘探的一种重要手段，在传统的地质勘察工作中，根据地质点或者钻孔取得的资料进行分析归纳，对于深部地质体，没有必要的和足够的研究精度，而物探勘察技术能够利用仪器大量加密观测网进行间接观测，弥补以往传统手段的缺点，为地质结论的可靠性提供保证。

1工程物探工作的主要特点

物探勘察方法具有经济、高效、施工简单灵活、施工过程易于操作、信息量丰富等优势，它可以获取相对较好的探测效果。具体来说，工程物探具有以下几个特点：

1.1工程探测的深度较小

工程物探设计探测的地下地质多为浅层，地球物理探测的深度的范围大多在几米到几十米之间，最深也只会在一百米左右。

1.2探测的精度高

相关的工程建设企业和单位都希望城市物探方法具备较高的精度，而物探的平面位置与深度的误差可以达到厘米级别，因而工程物探的精度是非常高的。

1.3对施工场地的要求不高

经常要求工程地球物理探测控制在几天或十几天内快速地完成，它是工程地质勘察、工程测试任务，其中抢险工程评价项目则可能要求在一天或几个小时之内提供探测结果。因而物探对施工场地的要求不高，可以快速地完成。

2滑坡勘察中常用的物探技术方法和基本原理

2.1电法勘探

电测勘探法被广泛应用于覆盖层厚度和岩性变化情况的研究。近几年发展起来的高密度电阻率法在城市工程中慢慢的成为获取浅层导电性信息的较为活跃的方法，在地下管道的探测和地质结构划分中发挥着越来越重要的作用。这种勘察方法的对象大多为有不同电阻率的水平岩层，它在呈水平或倾角不大的岩层可以发挥出特有的优势，相反对于倾角很大的岩层，解译工作就会变得困难起来。因而我们可以总结出，采用此方法的前提是：周围的物质与测量层必须具备明显的物性差异，利用一定的电极装置，可以对电阻率异常的分布规律进行监测，从而认识地下地质体电性结构。如果遇到的地层是不同性和不均质，所得的电阻率则为非真电阻率，它综合反映了不均质体，这种电阻率被称为视电阻率。随着供电电极间距的差异，可获取不同深度的视电阻率，利用视电阻率的分布规律，对物性变化进行了解。

2.2电剖面法

与电测深法没有本质的差别，电剖面法是一种被广泛采用的勘察方法，它们都是以研究人工电场在地下的分布规律作为基础。电剖面法与电剖面法相结合，可以有效地勘察基岩面起伏规律和断裂带分布。电剖面法主要包括联合剖面法和对称四极法等。沉积岩是电法勘探主要研究对象，是在电法勘探中，是进行电法工作的物理前提是岩层电性也就是电阻率的差异。而岩层含水情况是影响电阻率的主要原因，同时电阻率还取决于水溶液的存在状态和水溶液的矿化度。

2.3地震勘探

地震的勘探主要包括折射波法和反射波法。地震勘探的主要原理是利用观测折射波或者反射波时间场沿测线方向的时空分布规律的，确定地下折射面或者反射面的性质、深度以及构造形态。对比于其他的物探方法，地震勘探方法具有解释成果单一和精度高等优点，但是它的成本较高。我们所看到的物探剖面是经过校正后并赋以地质内涵的折射波反射波时间剖面（它的本质上是不同地质体的折射波或者反射波的波速差异）。地震勘探形成的结果与其它物探解释成果相同，因为物理力学指标存在差异，不同地质体的波速有可能相近，而相同地质体由于所遭受的内力或外力地质作用的不同，波速也有可能产生差异。在覆盖层探测中，浅层折射法具有明显的技术优势，在空洞和考古探查、隐伏构造中也可成功应用，然而这种方法会受到施工场地的影响。波速测试的主要方法是透射波法和直达波法，这两种方法对测试条件的依赖较强。其中弹性波CT技术在近年来得到了很好的发展，目前已可以为研究工程建设场地动力学提供具备参考价值的参数。另外，近十几年来发展起来的瑞雷波法逐渐成为浅层勘探和原位测试一种不可替代的重要手段，它的瞬态方法应用较多，且相对来说设备比较轻便，因而施工更为简易灵活。瑞雷波法对浅层具备较高的分辨力。瞬态瑞雷波法还有浅层反射法是广泛应用的浅层地震方法，但事实上它们对浅层的反映能力存在着差异。

2.4重力法

重力法作为物探方法的重要辅助手段，它具备重力测量受干扰较小、精度较高的优点，这种方法在探测近地表地层空洞、不均匀性、小型地质密度异常体和人工结构的地下遗址等方面得到了越来越广泛的应用。但在应用过程中，应该注意考虑地形、天气和振动等情况的影响。

3结束语

全面地了解各种物探手段原理，可以帮助我们提高对各种地质体工程地质性质的理解和认识，有助于正确地使用物探成果。接近的数值或者相似的物探曲线并不一定属于相同的地质体，同时相同的岩性也可能具备着不一样的接近的数值或者物探曲线。地质研究的重要理论依据是物探成果，因此对物探成果科学正确的使用可以帮助提高地质工作效率以及精度，为科研以及生产带来可观的经济和社会效益，从而促进我国经济的发展。

参考文献

[1]潘广灿，张金来.岩土工程勘察中常见问题探讨[J].2004（06）：31-32.

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Abstract： Aiming at the typical gay geological model， the seismic wave equation and finite difference method are used to do simulation research to the staggered grid seismic wave field. In order to get a first order rate of seismic wave equation， the original form of the seismic wave equation is deduced firstly. Then space-time dual higher order difference staggered grid method is used to do discretization. Finally the geological model simulation experiment is done and the corresponding wave field snapshots are obtained. The simulation results show that the algorithm is accurate with high computational efficiency， and the varision of variable grid is of important significance for the study geological model.

关键词： 有限差分；地震模型；波动方程；正演模型

Key words： finite difference；seismic model；wave equation；forward model

中图分类号：O241.82 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）02-0315-02

0 引言

随着地震勘探面临的勘探任务越来越复杂，地震勘探成效在很大程度上，取决于对基于符合实际介质模型的方法理论研究。本文就详细介绍了有限差分法对交错网格地震波场进行的模拟仿真研究。一般的有限差分地震模拟方法是规则的交错网格。但是当地质体强纵横向变速介质时计算效率却很低。为此，人们研究了基于可变网格和不规则网格的地震波数值模拟方法。它对地质模型的离散化更为合理，同时，对于保持模型计算的灵活性也非常重要。从空间采样的角度考虑，最有效的提高模拟精度同时又降低计算机内存需求的方法，就是在模型的不同区域采用不同的网格步长，即可变网格（也称为不规则网格）[1]。

1 正演模拟方法原理

1.1 均匀各向同性完全弹性介质的弹性波动方程 由本质上讲，地震波就是在地下岩层中传播的机械弹性波，但反映弹性波传播的基本规律是由弹性波的波动方程[2]。由研究岩石的不同物理参数得到均匀各项同性完全弹性介质的波动方程，即

■+■+■+ρg■=ρ■■+■+■+ρg■=ρ■■+■+■+ρg■=ρ■（1）

式中：t为时间分量；u，v，ω为介质位移在x，y，z三个方向上的分量；σxx、σyy、σzz、τxy、τyz、τzx为应力分量；gx、gy、gz为体力密度分量；ρ为介质密度。

1.2 各向同性介质中的一阶弹性波方程 弹性波理论是弹性体受力和应变的关系，根据各向同性介质表示的的本构方程和表示的柯西方程，可以推导出一阶速度—应力弹性波方程。二维二分量各向同性介质中的一阶应力—速度弹性波方程（假定体力为零）[4]，即

ρ■=■+■ρ■=■+■■=（λ+2μ）■+λ■■=λ■+（λ+2μ）■■=μ（■+■）（2）

式中λ、μ表示拉梅弹性常数，ρ表示弹性体密度，σ■、σ■表示正应力，σ■表示切应力，vx、vz分别表示x方向、z方向速度分量。

2 网格有限差分法

2.1 有限差分法基本原理 有限差分法（Finite Differential Method）是基于差分原理的一种数值计算方法，基本思想是：将波场域离散为许多小网格，应用差分原理，用差商来近似代替微商，将求解的连续函数问题转换为求解网格节点上的离散的差分方程组的问题[5]。

2.2 高阶方程化为低阶方程的一般方法 解决高阶方程化低阶方程的问题，其基本思路是将高阶差分分裂成低阶方程（二阶）。在每一延拓步长中交替使用低阶方程进行延拓，即可达到高阶差分延拓的目的。

当色散方程Muir展开式的项数取得比较多时，一般式为■=-■■■p

并可（在zj，zj+1间隔内）分裂成下列方程组

■=-■■p■ p■（z■）=p（z■）■=-■■p■ p■（z■）=p■（z■） ┆■=-■■p■p■（z■）=p■（z■）（4）

频率——波数域方程组

■+a1v■+■■=0 p■（z■）=p（z■）■+a2v■+■■=0 p■（z■）=p■（z■） ┆■+an-1v■+■■=0 p■（z■）=p■（z■）（5）

时间——空间域方程组

在p1（x，τ，t）间隔内交替使用上式中的各二阶方程组，即可完成高阶方程的延拓、偏移。

2.3 有限差分方程的应用过程三步骤

首先，通过对研究体网格分解，将连续函数空间分成许多不重合的子空间，子空间采用正方形网格，减少后面计算的复杂。其次，由泰勒公式展开，用差商代替微商，将连续变化变量离散化处理，得到有限差分方程组。最后，编写程序，求解有限差分方程组，显示输出结果。

3 各向同性介质弹性波正演模拟结果

通过模拟地震波在均匀介质中的传播过程来分析可变网格差分正演模拟的精确度。

均匀介质模型的计算区域为均匀介质情况下弹性波脉冲，纵波速度Vp=2000m/s，横波速度Vs=800m/s，震源在平面中心点。采样间隔Δt=2ms。

图1各向同性介质中网格：301×301，空间步长Δx= Δz=5m时二阶差分模拟波场快照（左图：水平分量；右图：垂直分量）

图2 各向同性介质中网格：301×301，空间步长Δx= Δz=10m时二阶差分模拟波场快照（左图：水平分量；右图：垂直分量）

图3各向同性介质中网格：301×301，空间步长Δx= Δz=20m；时二阶差分模拟波场快照（左图：水平分量；右图：垂直分量）

通过模拟和仿真实验，得到对应于典型地质模型的波场快照，并依据这两种图像进行了对比，分析了其相似和区别，得到了与具体地质模型相符合的结论。

4 结论

依据上述研究，本文通过对地震波动方程的有限差分化推导和fortran编程，基于可变网格的技术，对典型地质体模型进行了模拟实验，得到了相对的波场快照，并依据图像进行了对比，分析了其相似和区别。证明了可变网格多尺度有限差分模拟方法是一种实用性好、精度高、计算效率高的地震波场正演模拟方法。

高阶有限差分法在对波动方程正演模拟时，具有计算速度快、频散小的特征，在对有限差分正演过程中必须注意震源、地质体、边界条件等因素的影响。

参考文献：

[1]Smith D N，Ferguson J F.Constrained inversion of seis—mic refraction data using the controlled random search[J].Geophysics，2000，65（5）：1622-1630.

[2]杜世通.地震波动力学[M].山东东营：石油大学出版社，1999：238.

[3]董良国，马在田，曹景忠.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J].地球物理学报，2000，43（3）：411-419.

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关键词：水工环；地质勘探；应用范围；技术

中图分类号：P624文献标识码： A 文章编号：

现阶段我国地质找矿事业面临诸多挑战和问题，比如不少矿产资源渐显枯竭，重大地质找矿成果不多，找矿体制和机制不完善、不配套，总体上地质找矿工作滞后于经济社会发展，矿产(包括地下水)开发引发的生态环境恶化，需要实现地质找矿与生态环境保护同步，并在某些地区实现从找矿开发向生态环境保护转变，但我们仍然受传统地质找矿工作陈旧的投资格局和思维习惯及动力的束缚，始终没有把生态环境保护放在一个重要位置等等。这些表明，进一步发展地质找矿事业，需要在以前取得的光荣成绩的基础上，生长出新的思想、新的理论、新的体制和机制。

1、水工环地质的概述

水工环地质就是水文地质、工程地质和环境地质。矿区水工环地质工作是矿产普查与勘探中一个重要的组成部分，水工环地质资料是正确评价矿床开采技术条件不可缺少的。因此矿区水工环地质工作的程度和精度，势必影响到整个矿区的评价和矿床的合理开发利用及规划，同时还影响到矿床开发利用过程中可能发生的突发性地质灾害或安全事故的处理决策问题及矿山地质环境恢复治理方案的制订和实施。矿区在开展地质勘查工作同时，水工环地质工作也应同时并进。2、水工环地质的应用范围

当今的水文地质、环境地质与工程地质工作，已经发生了一系列重大变化。改革开发以来，以耗竭资源与损害生态环境为代价的、掠夺自然的发展道路，危及了人类的生存与发展，促使人类对于自身行为进行反思，终于认识到，人与自然只有协调相处，才能共存共荣。全面、协调、可持续发展的科学发展观，给水工环地质工作提出了新的要求。针对社会经济发展和生态环境保护中不断出现的实际问题，水工环新领域的调查工作越来越多。如：环境水文地球化学与地方病和人体健康的研究、生物地球化学与土地资源利用规划、农业生态地质研究等。城市水工环地质研究需求增加。城市化是经济发展的结果，城市化水平又是经济发展的标志。城市由于人口高度集中和经济活动的频繁，资源环境问题也非常严峻。伴随着全球城市化进程的不断加快，城市建设和规划中的地质调查评价工作也逐渐成为一项重要任务。其中城市环境污染防治和监测、土地利用规划、工程地质灾害调查和风险评价、垃圾填埋场地质调查等逐渐成为目前水工环地质研究的重要领域之一。地质一一生态学成地质学研究热点。21世纪地球科学发展的一个重要特点是学科的交叉、渗透和融合不断加强，学科之间的界限逐渐被打破，代表新思想和新方向的边缘学科和交叉学科不断出现。地质学与生态学的交叉正是体现了跨学科、综合性、系统化的研究格局。地质一生态学以水一土一生态3 个子系统组成的地质生态系统作为主要研究对象，对其存在形式、利用现状、形成和演化规律，要素之间的相互作用以及对人类社会经济活动的制约和影响进行综合和动态研究。

3、水工环地质勘察中的技术应用

GPS、RTK 技术在水工环地质中的应用情况，使得节省了时间提高了效率；

(1)GPS 技术的基本原理。GPS 卫星定位的基本原理是将无线电信号发射台从地面点搬到卫星上，组成一个卫星导航定位系统，应用无线电测距交会的原理，便可由3 个以上地面已知点(控制站)交会出卫星的位置，反之利用3 颗以上卫星的已知空间位置又可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。用户使用GPS 接收机在某一时刻同时接收3 颗以上的GPS 卫星信号，测量出测站点(接收机天线中心)到3颗以上GPS 卫星的距离，并解算出该时刻GPS 卫星的窄间坐标，据此利用交会法解算出测站点的位置。实时动态测量的基本工作方法是，在基准站上安置l 台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续的观测，并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站)。在流动站上，GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据和转换参数，然后根据GPS 相对定位的原理，即时解算出相埘基准站的基线向量，解算出基准站的WGS-84 坐标；再通过预设的WGS-84 坐标系与地方坐标系的转换参数，实时地计算并显示出用户需要的三维坐标及精度；

(2)IRTK 的基本原理：RTK 技术采用差分GPS位置差分、伪距差分、相位差分3 类中的相位差分。这3 类差分方式都是由基准站发送改正数，由流动站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。RTK 的工作原理是将一台接收机置于基准站上，另一台或几台接收机置于流动站上，基准站和流动站同时接收同一时间、相同GPS 卫星发射的信号，将基准站所获得的观测值与已知位置信息进行比较，得到GPS 差分改正值，然后将这个改正值及时地通过无线电数据链电台传送给流动站，以求得流动站较准确的实时位置。流动站可处于静止或运动状态。数据采集与处理：90 年代初，GPS 资料由单点采集过渡到连续采集。使GPS 技术的应用向前迈了一大步。地震资料处理的方式基本适用于GPS 资料的处理。

为了更好地将石油地震的先连技术进到GPS 领域，一些公司之间开展了合作。比如，1990 年后SSI 公司与地震图像软件公司(SISL)达成协议，SSl 公司按地震资料输出格式设计PuIseEKKOGPS 系统将SISL 公司开发的地震资料处理软件用于GPS资料的处理。这些软件包括各类滤波、反褶积及资料显示等。据SSI 公司1998 年底披露，该公司即将发行改进软件EKKO 三维2 型软件。采用2 型三维软件，用户可以在方便的条件下试验下述不同软件的组台处理，以便提高数据的市体特征。该三维软件包括去频率颤动、噪声滤波、背景清除、包络线和偏移。透射法取得的资料必须经过处理才能显示成解释所需的资料。SSI 公司于1997 年开发出可用于将GPS 透射资料变换成可用于解释图像的软件。实施步骤包括：原始资料编辑和归类、采集波至、利用美国矿业局的地震层析软件对资料进行层析成像处理，绘制速度、衰减及波傲图件以及图像处理等。和数字模拟研究而对GPS 资料解释研究不够的现状，雷林源提出了与GPS 资料解释工作有关的基本理论和方法以及一些基本问题的求解。提出的基本问题包括电磁波在地层中传播的波阻抗：地层分界面上电磁波场强的反射与透射系数；地层中电磁波速度和反射波的相位以及GPS 探测深度等。

4、我国水工环地质勘察中当前需要解决的主要问题

在我国水工环地质勘察中当前需要解决的主要问题有：加强地调项目的原始创新，下大力气抓精品，加快成果转换；加强项目运行全过程的科学管理，搞好前期论证和总体设计：加强人才队伍培养，用现代科技推动水工环地质调查工作：加强地调基地建设，注重水工环地质调查项目的可持续发展。开展专题性战略研究，完善水工环地质调查部署。召开全国综合性水工环地质业务研讨会，分别组织地区水工环地质调查联席工作会议。广泛掌握各地社会经济发展对水工环地质调查工作的需求，了解国家有关环境、水资源和防治灾害等方面的基本政策和规划，了解不同地区存在的地质环境问题，根据国家经济建设和社会发展需求，科学部署水工环地质调查。

5、结语

在水工环地质中对GPSRTK 技术的采用，已经得到了很好验证，可以一步到位外业的测量，节省了很多不必要的中间环节，对外业工作量进行最大限度地减少，从而缩短整个测量工期，提高工作效率。同时，简化外业工序和迅速完成也可以使所有的后续专业工序更快的完成。

参考文献：

篇10

关键词：信噪比；组合；静校正

中图分类号：C35 文献标识码： A

1黄土塬区地震采集存在的主要问题

研究区为典型的黄土塬地貌，地表起伏剧烈，尤其是存在巨厚干燥松散的黄土盖层，一般为80-200m，最厚可达400m以上。这种巨厚的黄土塬地貌给地震资料采集带来了巨大困难，主要表现为以下几个方面：

1）巨厚黄土覆盖，地震波吸收衰减严重，导致资料信噪比低。该区的黄土层具有两个明显特点：具有连续介质的特性；其速度比较低。这种巨厚并且松散的黄土地表，会对地震波传播造成严重的吸收和衰减，而地震采集时激发既无法打穿黄土层在高速层中激发也无法采用可控震源激发，所以导致地震资料的信噪比非常低。

2）表层结构纵横向上变化剧烈，静校正难度大。研究区地表条件复杂多样，冲沟部位和黄土塬上的表层差异大。冲沟部位砂岩直接地表，而塬上黄土巨厚，表层的速度、厚度和高程的剧烈变化使得静校正工作难度较大，静校正问题成为研究区资料叠加成像的主要问题。

3）剧烈起伏的黄土塬地貌，各种干扰波发育，进一步降低了信噪比。黄土塬地貌地形起伏剧烈，沟、峁纵横交错，断崖及陡坎密集，地震激发后会产生强烈的源生、次生及各种散射干扰，严重湮没能量较弱的有效反射波，导致原始资料信噪比进一步降低，给去噪和有效波识别等室内资料处理带来很大难度。

4）由于提高分辨率的需要而采用小道距施工时，炮点激发对近道易造成强烈干扰，降低资料品质。黄土塬表层对地震波的吸收衰减作用在地震波记录上表现为一定的近道范围内地震波能量相对较强，而其它范围内地震波能量相对较弱，这种能量强弱是黄土塬这种特殊地形地质结构造成的。这种地震波近道强能量不是有效波反射，给后续资料处理带来很大难度，严重影响资料品质。

2主要技术方法

针对该区复杂的表层及深层地震地质条件，采集技术思路是：重点从激发和接收入手，努力改善巨厚黄土区的激发和接收效果，提高原始资料的信噪比；通过微测井、大排列折射等多手段相结合努力获取黄土区近地表模型；同时开展采集方法技术攻关，通过增加有效覆盖次数，来提高地震资料的信噪比与成像效果。

1）采用多井组合适当井深激发改善巨厚黄土区的激发效果。

由于受巨厚黄土层的影响，钻井无法钻穿低、降速层在高速层中激发，而只能在降速层中激发，这就会带来一系列问题：松散黄土对激发能量及地震波的吸收衰减；地震波在连续介质中因回折波逸散而导致的能量损失；黄土底界与高速层之间的强波阻抗界面导致的地震波入射能量屏蔽。根据爆炸理论，认为这种情况下比较有效的办法就是采用多井组合激发。此外，我们知道激发环节提高地震波能量的方法是增加激发药量，具体实现方法有单井大药量激发或单井较小药量多井组合激发。因此，采用单井适当药量结合多井组合，更有利于对激发效果的改善。

2）综合采用多种表层结构调查方法建立可靠的黄土区近地表模型，根据表层结构特征，选择折射静校正方法，准确求取静校正量，从而提高资料信噪比。

通过多种表层结构调查（常规微测井、悬崖微测井等）综合建立黄土塬近地表模型，可以极大提高黄土塬表层结构数据的可靠性。表层模型显示，研究区为黄土覆盖，存在稳定的折射面，低速带和高速层顶界速度差异大，因此采用折射静校正的方法，该方法适合该区静校正处理，故处理效果较好，信噪比明显提高。由于存在速度横向变化，因此不可忽视速度分析和剩余静校正这一重要环节，加强速度分析的，进行多次的速度分析和剩余静校正的迭代，使剩余静校正能很好地收敛。同时针对浅层进行精细的空变切除，使浅层资料能得到很好的成像，从而提高叠加剖面质量。

3）采用横向组合接收进一步提高原始资料的信噪比。

地震剖面的信噪比取决于单炮信噪比和覆盖次数，可表示为：，其中n为覆盖次数。由此可以看出，原始信噪比是最基础的，单炮的原始信噪比越低，要达到相同的剖面信噪比就越需要更高的覆盖次数。而提高原始信噪比的方法一是激发，二是接收。

相关研究与试验结果均表明，在极低信噪比区，采用较多的检波器接收可以提高有效反射信号的接收能力，其原理与多次覆盖类似。同时，采用较大的组合图形来压制各种噪音尤其是散射干扰，以突出有效信号，能够提高原始资料的信噪比。关键是要设计出合理的组合图形和组合高差。通过对实际资料的分析，有如下三点认识：通过增加组合个数，可以有效地提高原始单炮的信噪比；不同的组合方向对资料品质影响不同，尤其是由于inline方向大组合引起的动校正时差比较大，所以会对浅层资料带来不利影响，crossline组合优于inline组合；当组合基距过大时，因静校正及动校正时差的影响，组合接收的负面作用将会显现出来，尤其是在采用inline组合时。

4）采用较高覆盖次数采集提高剖面的叠加效果。

由于巨厚黄土区原始资料信噪比低，要提高剖面的信噪比，有效的方法就是适当增加有效覆盖次数。通过理论分析研究和野外采集试验结果对比，采用了90次覆盖，确保浅层有一定的信噪比，进一步提高了地震剖面的叠加成像质量。

5）通过精细试验确定以最佳药量、最佳组合激发参数最大限度降低由于激发对近道记录造成的影响，进而提高记录品质。

研究中进行了单井不同药量及不同组合井数激发试验，不同激发污染程度试验对比结果表明，减少激发药量及组合井数对近道记录的影响，可在一定程度上改善浅层和层间成像效果。

3 应用实例

上述技术方法在巨厚黄土研究区内进行了应用，在优选测线的基础上，采用10米小道距，90次覆盖进行生产。在激发方式上，通过充分试验，采用了3口井小组合激发，减少了激发污染，改善浅层和层间成像效果，通过多井组合激发的方式，黄土塬区的地震资料品质获得较大突破。而该区以往由于地表的复杂性，大部分地区为地震资料空白区，剖面的信噪比整体比较高，波组特征清晰，很好地揭示了构造的发育形态，深化了该区的地质认识，为后续勘探及开发提供了可靠的数据保障。

4 结论与认识

1）巨厚黄土塬极低信噪比区不能仅单纯地通过高覆盖来提高剖面效果，应把如何提高单炮的信噪比放在首要位置考虑。

2）多方法综合运用求取表层结构数据，建立准确的表层模型，是做好黄土塬区静校正的基础。

3）多井组合激发、多串组合接收是提高巨厚黄土区地震单炮资料信噪比的有效方法，而较高覆盖采集是改善叠加成像的必要手段。

参考文献

[1] 钱绍湖等，“炸药震源爆炸机制及激发条件的研究”，石油物探，第37卷第3期，1998年9月.

[2] 钱荣钧，“炸药震源激发效果分析”，石油地球物理勘探，第38卷第6期，2003年12月.

[3] 程洪涛等，“黄土源地区地震勘探激发技术研究”，工程地球物理学报，第2卷第6期，2005年12月.