现代地震勘探近地表探测技术综述

王静

摘 要：在地震勘探中，近地表调查是一项重要的基础工作，对地震采集工程设计和施工具有重要的指导作用，其结果好坏直接影响制约着地震勘探的总体效果。由于地震勘探目标越来越小，越来越复杂，对近地表探测技术的精度要求越来越高，形成了各种精细近地表探测技术。该文结合国内技术应用现状，综述了7种主要的近地表探测技术，阐述了其基本原理和主要步骤，并根据实际工作经验分析了不同近地表调查技术的适用性，对于地震勘探工作具有一定的指导意义。

关键词：地震勘探 近地表探测 地震采集设计 适用性

中图分类号：P31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0066-02

随着油气勘探开发的精度要求越来越高，常规的表层结构调查方法已经无法满足当前地质需求。要提高资料品质，就必须获得准确的表层数据，寻找最佳的激发岩性，才能对地震资料品质的提高起到巨大推动作用。该文对目前应用较多的7种近地表探测技术进行了介绍，并结合实际应用情况分析了不同探测方法的适用性，可用于指导地震勘探野外调查技术选型，具有较大的参考价值。

1 现代近地表探测技术

1.1 动力岩性探测技术

动力岩性探测技术是利用特制的钻头，通过钻取深井取上来的岩心确定表层的岩性以及不同岩性的厚度和深度。该方法能非常准确地得到一个点的表层资料，是表层调查中作为点调查的最直观的一种方法。对岩心解释时，是根据岩心岩性柱的实验室测试，确定地表不同深度岩土的物理化学性质及岩性成分，准确标定岩土性质及厚度。

1.2 静力岩性探测技术

静力岩性探测采用的是专用设备，主要由触探主机、反力装置、探头、探杆及测量系统构成，以及其他仪器及配套工具等[1]。施工时先使场地平整化，将反力装置地锚对准孔位后用下锚器旋转进入土中，然后安装测量系统，直至进入满足工程设计要求的相对较硬的深度。

岩性探测的主要应用之一是划分地层。通过自动记录仪绘制出贯入阻力随深度变化曲线，该曲线代表土层力学性质的变化。根据以往在粘性土，粉土及砂性土中进行的岩性探测与钻孔资料的对比，分别分析曲线形态、锥尖阻力qc、侧摩阻力fs、摩阻比Rf等具有的明显不同特征，作为划分岩土类型的基本标志。

1.3 小折射技术

小折射技术是表层结构调查中用于划分速度层位的常用方法。该方法的原理是在地面人工激发地震波，地震波在近地表介质中传播时发生折射，根据仪器记录的折射波到达检波器的时间，可以获得地下介质的空间分布。小折射资料的解释首先是准确读取小折射记录中每道的折射波初至，然后根据小折射的观测系统数据，绘制出时距曲线，该曲线为浅层折射波的时距曲线，根据其斜率可以获得各层的速度和厚度。

1.4 微测井

微测井是利用多次激发产生的透射波时距曲线的拐点和折射段的斜率来划分低速层、降速层速度和厚度[2]。微测井是一种比较准确的近地表速度分层方法，能较为精确地获得近地表的厚度与速度。有时为了提高近地表探测的精度，需要采用双井微测井方式。双井微测井是打两口较深的井，其中一口作为激发井、一口作为接收井，接收井按一定间隔放置一串检波器，激发井中每隔一定间距放置一个雷管，检波器保持不动，雷管自下而上激发，根据虚反射界面的反射波确定虚反射界面。这种方法对求取虚反射界面是相当准确的，根据虚反射界面的深度可以合理地选择激发井深，使得激发产生的地震波不受虚反射的影响，使大部分能量向下传播，能提高深层地震反射波的频率。

1.5 面波法

面波法是利用瑞雷面波的频散特性研究表层结构的方法。在水平层状介质中，不同频率的瑞雷波有不同的波长，其相速度的变化反映了不同深度内介质的平均速度的改变。从观测的瑞雷波资料中，提取出瑞雷面波的频散曲线，由此确定出表层介质的厚度、速度参数。同时由于面波速度与横波速度有一定相关性，它在解决横波或转换波校正问题方面有一定优势。

1.6 地质雷达方法

近年来地质雷达方法发展较快，它是一种利用电磁波传播特性，进行地下电性反射界面的探测，确定地下介质分布的新技术。电磁波的传播理论与地震波的传播理论类似，其采集与速度求取方法与陆地声纳法相同，只是探地雷达法求取的是电磁波速度[3-4]。

1.7 地震映像方法

地震映像是一种单道连续小偏移距地震反射直接时间成像的方法，采用的是地震反射波的共偏移距单道接收技术，即针对不同的地质情况，选择合理的较小固定偏移距。野外数据采集时，采用单点放炮单点接收或多点接收方式，每激发一次就记录一道，激发点和接收点沿着测线不断地同步移动，最后将记录存储，得到一张由多次观测得到的多道等偏移距的地震映象剖面。由于所选偏移距较小，因此它是一张近似于自激自收直接成像的地震反射时间剖面。另外一种方法是在室内利用计算机程序对共炮点记录进行自动选排，这种方法也可以获得各种偏移距的共偏移距剖面即地震映像剖面。

2 不同探测方法适应性分析

通过对以上7种方法的研究与实际应用，总结了各种方法的优缺点和适用性（表1），总体上认为：动力探测与双井微测井精度高，同时成本高，效率低下，难以进行大面积和高密度使用，但可作为精度标定手段进行质量控制；小折射施工方便、成本低，但受地形及近地表速度特征影响较大；单井微测井、岩性探测成本适中，受地形影响小，可以进行大面积、高密度使用；横波微测井可有效获取地震横波信息，但成本较高，同时受地形影响限制较大；面波法施工方便、成本低，但其有效探测深度仍需要进一步攻关试验；地震映像法施工效率较低，同时在处理与解释方面仍旧需要更深入地研究。

在我国东部地区，具备大面积、高密度推广使用可行性较高同时较为成熟的方法主要有小折射、单井微测井、岩性探测等方法；动力探测与双井微测井可作为辅助标定方法进行质量控制。

3 结语

在实际地震勘探工作中，必须根据想要获取的参数优选表层探测技术，通过多种技术联合应用，进行全区三维探测，才能最终全面、准确掌握工区近地表的表层结构变化情况，为激发井深的设计提供有效的指导。

参考文献

[1] 张光德，张加海，韩文功.黄河入海口冲积平原覆盖区近地表岩土特性与识别方法[J].海洋地质动态，2010，26（1）：45-48.

[2] 罗成果.地面微测井在地震勘探中的应用[J].勘察科学技术，2015（3）：62-64.

[3] 谭绍泉，刘泰生，徐锦玺，等.地质雷达技术在表层结构调查中的应用与研究[J].石油物探，2003，42（1）：65-71.

[4] 浦长龙，郭磊，詹涛.地质雷达在镜泊湖世界地质公园熔岩隧道调查中的应用[J].工程地球物理学报，2015，12（1）：117-119.