利用检波器串获取井口时间的方法探讨

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(1.东方地球物理勘探有限责任公司新兴物探开发处 河北 涿州 072750; 2.东方地球物理勘探有限责任公司装备服务处 河北 涿州 072750； 3.东方地球物理勘探有限责任公司采集技术支持部 河北 涿州 072750； 4.东方地球物理勘探有限责任公司国际勘探事业部 河北 涿州 072750； 5.东方地球物理勘探有限责任公司华北物探处 河北 任丘 062522)

·仪器设备与应用·

利用检波器串获取井口时间的方法探讨

曹雄伟1,司亚2,陶林3,谢廷益3,李国圆4,张学银5

(1.东方地球物理勘探有限责任公司新兴物探开发处 河北 涿州 072750; 2.东方地球物理勘探有限责任公司装备服务处 河北 涿州 072750； 3.东方地球物理勘探有限责任公司采集技术支持部 河北 涿州 072750； 4.东方地球物理勘探有限责任公司国际勘探事业部 河北 涿州 072750； 5.东方地球物理勘探有限责任公司华北物探处 河北 任丘 062522)

地震勘探中井口时间的大小取决于炸药的激发深度和地震波的传播速度，在巨厚腐殖质区域的井口时间可达到100 ms以上，超出了SHOTPROII爆炸机的接收时间范围，爆炸机无法接收到正确的井口时间。为了爆炸机获取正确的井口时间，提出了一种新的方法，在井口旁另外插一支SG10检波器，连接大线，直接用地震仪器接收，读取该道初至时间来修正爆炸机的井口时间。通过和正确的井口时间、最近道的初至时间对比，证明了该方法的可行性。随着腐殖质层厚度的加大，采集到的初至时间出现延迟，通过对地震波和对单支SG10检波器类型进行分析，出现初至延迟的原因是单支SG10检波器接收到的地震波初至能量弱，无法准确起跳。将单支SG10检波器改为单个JSX-2检波器，得到了正确的初至时间。随着腐殖质层厚度的继续加大，采集到的初至时间再次出现延迟，通过将单个JSX-2检波器改为1串(12个)SG10检波器，得到了正确的初至时间。

地震勘探；井口时间； 巨厚腐殖质； 爆炸机； 大线； 最近道

0 引 言

在地震勘探野外采集中，井口时间指的是井炮施工过程中从井底激发到井口检波器接收到初至的时间[1]，习惯上称作τ值，通过τ值可以有效地监测激发井深和获取一定深度高精度的表层速度信息，也是后期地震数据处理中用来精确求取炮检点静校正量的重要资料[2]。为了得到井口时间，通常的做法是在井口附近插置一个井口检波器，与爆炸机联接，当炸药爆炸激发的地震波传到井口检波器时，井口检波器信号开始起跳，读取其初至起跳对应的时刻作为井口时间。例如炸药激发深度为29 m时，一般地震勘探井口时间范围从15～50 ms；表层岩性松软的区域井口时间范围从60～90 ms，此时需要调节爆炸机的空白时间才能接收到地震波信号；在巨厚腐殖质区域的井口时间可达到100 ms以上，超出了SHOTPROII爆炸机的接收时间范围，此种情况爆炸机显示的时间为0 ms，井口时间不正确。

东南亚地区岛屿较多，一些岛屿地貌主要为热带原始森林和沼泽，地表覆盖着巨厚的腐殖质层，腐殖质层中间有较多的孔隙，地层介质较为松软、层速度较低。在腐殖质区域地震勘探采集，井口时间的变化范围很大，正常的井口时间从40～138 ms。当井口时间超出100 ms，SHOTPROII爆炸机无法接收到正确的井口时间。为了爆炸机获取正确的井口时间，本文提出了一种新的方法，在井口附近另外插一支检波器，连接大线，直接用地震仪器接收，读取该道初至时间来修正爆炸机的井口时间。在施工过程中，对出现问题，通过多次试验及详细分析，改变接收检波器的类型和数量，最终得到了正确的井口时间。

1 小于100 ms正常井口时间的采集方法

井口时间常规的采集方法是爆炸机读取井口检波器的初至时间，通过调节爆炸机的延迟时间(空白时间)可以接收到100 ms以内的井口时间。

1.1 井口时间的产生

在炸药激发前，将一个井口检波器插置在离井口约1 m处，井口检波器的另一端与爆炸机相接。井口时间是从炸药激发开始计时，到地震直达波或者透射波传到井口检波器开始起跳时刻的时间。地表条件相同时，炸药埋置的深度越大，井口时间越长。炸药埋置深度相同时，地震波在地表介质传播的速度越小，井口时间越长。

用公式表达为：

τ=L×1 000/V

(2.1)

其中，τ为井口时间，ms；L为炸药到井口检波器的深度，m；V为直达波或者透射波从炸药到井口检波器之间介质的平均速度。

1.2 爆炸机接收井口时间的原理

爆炸机接到编码器的点火指令后，引爆炸药，同时爆炸机开始准备接收井口检波器反馈的正弦地震波，正弦地震波的初至时间即为井口时间，爆炸机液晶屏显示井口时间数值，同时产生一个相应的TEXT文本文件。爆炸机默认设置接收井口时间的范围为0～60 ms。爆炸机可以设置一个延迟时间分别为5、10、15、20、25、30、35、40 ms，用以延迟爆炸机开始接收井口时间的起始时刻，增大接收井口时间范围。当延迟时间设置为40 ms时，爆炸机从40 ms时开始准备接收井口时间，加上爆炸机接收井口时间的范围为0～60 ms，此时爆炸机能接收到井口时间的范围为40～100 ms[3]。

2 大于100 ms井口时间的采集方法

当井口时间大于100 ms时，超出了爆炸机接收井口时间的范围，爆炸机无法接收到井口时间。虽然可以通过最近偏移距地震道的初至时间演算得到一个近似的井口时间，但在表层横向岩性变化较大的区域，其差值仍然较大。

一种精确得到井口时间大于100 ms时的采集方法：准备一个和井口检波器一样的检波器A和一根新采集大线B，并将大线B改装成只有1个采集站的设备，避免多余的2个采集站接入后发生绕道设置连接。在井口检波器到井口相同距离处，插置检波器A和采集大线B连到仪器，将检波器A设置成辅助道。仪器记录该辅助道的初至时间作为井口时间，大于100 ms的井口时间采集方法如图1所示。

图1 大于100 ms的井口时间采集方法示意图

3 实例分析

东南亚地区某国二维地震勘探项目中，检波点距为30 m，炮点距为60 m，井深为29 m，在腐殖质层巨厚区域，井口时间出现了很多大于100 ms的现象，爆炸机无法接收到正确的井口时间。施工中对单炮数据进行了详细分析，提出了获取准确井口时间的方法，并进行了实际生产应用。

3.1 井口时间大于100 ms数据的特征分析

巨厚腐殖质区域，腐殖质层中间有较多的孔隙，土质松软，表层层速度较低，导致最近道初至时间长、能量较弱、频率较低，最大初至时间达138 ms。正常区域速度相对较高，最近道初至时间较短，一般小于70 ms。不同区域最近道初至时间对比图如图2所示，正常区域最近道初至时间为60 ms，腐殖质区域最近道初至时间为120 ms。

巨厚腐殖质区域，低降速带较厚，地震勘探采集中炸药的埋置深度较浅，炸药在低降速带中激发，激发岩性较差，能量上传过程中衰减剧烈，导致单炮特征为：1)能量较弱，特别是远偏移距；2)频率较低，正常区域单炮主频频带为6 ～20 Hz，腐殖质区域单炮主频频带窄，仅为5～20 Hz。

不同区域单炮能量对比图如图3所示，不同区域单炮频率对比图如图4所示。

图2 不同区域最近道初至时间对比图

图3 不同区域单炮能量对比图

图4 不同区域单炮频率对比图

3.2 单支检波器初至时间的检验

在腐殖质区域施工时，除了使用与爆炸机连接的井口检波器外，还单独插置一个单支SG10检波器，该检波器的类型、埋置深度和离井口的距离同井口检波器一致，通过大线与仪器相连，仪器设置其为辅助道。井口检波器和单支检波器的偏移距都为1 m，埋置深度为3 m，最近道偏移距为15 m，埋置深度为0.3 m。通过对采集单炮的井口时间、单支检波器初至时间和最近地震道初至时间分析，单支检波器的初至时间与井口时间正常的数值误差较小，最近道初至时间同井口时间、单支检波器初至时间差别都较大。同一条测线的正常区域和腐殖质区域的井口时间、单支检波器初至时间和最近道初至时间统计如图5所示。

由图5可以看出单支检波器初至时间和井口时间正常的值吻合较好，单支检波器初至时间比最近道初至时间小，与他们到炮点的距离差相对应。从两个方面检验了单支检波器初至时间是正确的。

4 延迟分析和解决方法

部分腐殖质巨厚区域初至延迟，在施工过程中部分腐殖质巨厚区域出现了与仪器直接相连接单支SG10检波器(偏移距1 m)接收到的初至时间比最近道(偏移距15 m)初至时间长很多，从10～100 ms，而且出现异常现象的概率为95%。单支SG10检波器初至时间延迟如图6所示。此时仪器记录的地震数据正确。

出现这种现象后，将与仪器直接相连接单支SG10检波器换成JSX-2检波器，JSX-2检波器记录的初至时间比最近道初至时间小，初至时间正常。

图5 井口时间、单支检波器初至时间、最近道初至时间对比图

图6 单支SG10检波器初至时间延迟图

随着施工的继续，再次出现了与仪器直接相连接JSX-2检波器接收到的初至时间比最近道初至时间长很多，范围从10～100 ms，而且出现异常现象的概率为93%。此时仪器记录的地震数据正确。

将与仪器直接相连接JSX-2检波器换成一串12支SG10检波器，检波器记录的初至时间比最近道初至时间小，初至时间正常。

5 不同检波器接收效果原因分析

5.1 地震波振幅的特征

与仪器相连的井口检波器接收到的是一个振幅由小逐渐变大，再由大逐渐变小的地震波[4]。由于仪器的前放增益设置一定，能否正确记录到地震波的初至时间主要取决于检波器接收到信号的振幅强度大小，当检波器接收到的信号振幅较小时，仪器无法识别，仪器记录地震波的信号就会延迟到下一个周期，所记录的初至时间比真实的时间延后，一般地震波的周期从10～100 ms，所以这种延迟时间可达到几十毫秒，出现的概率较大。

5.2 两种检波器的结构特点

JSX-2检波器和SG-10检波器都为动圈式检波器，都属于超级检波器(高精度检波器)，具有低失真度、高假频、宽频带、大动态范围和保真度高等特点【5】。一串SG-10检波器为12个检波器四串三并组成，而JSX-2是四串二并，8个SG-10芯体“零距离”组合，再用防水包装成一个“大检波器”。它们的芯体都同为SG-10，只是其中个数和组合方式不一样。所以对地震波振幅接收能力从小到大的顺序为：单支SG-10检波器、单个JSX-2检波器和一串SG-10检波器(12个)。

通过对地震波振幅特征和两种检波器的结构分析可以得知，在普通区域或者腐殖质层较薄区域，地震波振幅较大时，与仪器相连的单个SG10检波器都能正确读取地震波的初至时间；当在腐殖质较厚区域，地震波的振幅相对较小时，单支SG-10检波器接收地震波初至振幅的强度较小，仪器无法识别，直到下一个周期地震波振幅较大时，仪器才能识别，导致记录的初至时间延迟。所以，当单个JSX-2检波器初至时间也出现延迟时，一串SG-10检波器(12个)能正确接收到初至时间。

6 结束语

通过对井口旁单支检波器初至时间的提取，以及对检波器类型和数量的优化，得到了准确的井口时间，有效地解决了巨厚腐殖质层区域爆炸机无法接收到大于100 ms的井口时间问题。该方法的使用为后期地震数据处理求取炮检点静校正量提供了准确的井口时间，从而提高静校正量的精度和建立更加精细的表层速度信息库。

[1] 陆基孟,王永刚.地震勘探原理[M].山东东营:中国石油大学出版社，2009：30-33.

[2] 李海东,白旭明,常建华，等.井口τ值在高精度地震勘探中的应用[J].中国石油勘探，2008,13(2):37-44.

[3] 美国Pelton公司.SHOT PRO II Manual[Z].2003：5-6.

[4] 杨文一. 野外施工中井口时间不准的原因及对策[J].石油物探,1985，24(3):94-96.

[5] 资斗宏,常 稳,孙 敏.两种检波器对比分析[C].SPG/SEG2011年国际地球物理会议论文集,1118-1121.

ApproachtoObtainingtheUp-holeTimeValueinSeismicExploration

CAOXiongwei1,SIYa2,TAOLin3,XIETingyi3,LIGuoyuan4,ZHANGXueyin5

(1.NewResourcesGeophysicalExplorationDivisionofBGP,CNPC,Zhuozhou,Hebei072750,China; 2.BGPEquipment,CNPC,Zhuozhou,Hebei072750,China; 3.AcquisitionTechniqueSupportofBGP,CNPC,Zhuozhou,Hebei072750,China; 4.InternationalExplorationDepartmentofBGP,CNPC,Zhuozhou,Hebei072750,China; 5.HuabeiGeophysicalExplorationDepartmentofBGP,CNPC,Renqiu,Hebei062552,China)

The up-hole time value τ in seismic exploration is up to the shooting depth and the near-surface velocity of each shooting well. In the thick humus area, the up-hole time value τ may be more than 100 ms because of the low velocity layer, which beyond the range that the blaster can receive. In order to obtain the accurate τ value, the paper give a new method, a geophone was planted near the shot and directly connected to the acquisition instrument by cable. The first break time of the geophone is equal to the up-hole time value τ. It is proved that the method is useful to obtain the up-hole time value τ by comparing with some up-hole time value τ and the first break time of the nearest trace. In some case, the up-hole time has delayed because of the thickness increasing of the humus area. By Analyzing seismic wave and the type of single SG10 geophone, the reason for the initial delay is that the seismic waves

by the single SG10 detectors are too weak to jump accurately. Though changing a single SG10 detector to a single jsx-2 detector, the right first time acquires. With the thickness increasing further of the humus area, the up-hole time delay appears again, the paper give a solution to use 12 geophones in series to get first break time, and can receive the right first break time.

seismic exploration; up-hole time; thick humus; blaster; cable; nearest trace

曹雄伟, 男，1981年生，工程师，2005年毕业于长江大学应用物理学专业，现主要从事地震勘探采集方法研究及技术管理工作。E-mail:caoxiongwei@bgp.com.cn

P631.4

A

2096-0077(2017)06-0075-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.06.019

2017-02-20

高红霞)