重锤激发震源在内蒙地震采集项目中的应用:重锤震源

　　中图分类号：P315 文献标识码：A　　摘要：重锤激发方式是一种安全、简便、高效的激发方式，但与炸药震源不同，重锤激发主要考虑重锤与大地耦合情况、叠加次数等因素，为验证重锤震源野外工作的稳定性、可靠性、有效性，在内蒙阿拉坦合力区块进行了实际试验，通过与炸药震源对比，综合考虑地表条件和地下地球物理条件的情况下，在勘探目的层深度小于3000m的地区，使用重锤激发在地震采集项目中取得了很好的效果。
　　Abstract：Weight-drop shooting way is safe, simple and high-efficient shooting way，but it is different from the dynamite that the main factors of weight-drop shooting are the coupling situation of the weight-drop and surface，and the numbers of stacking。To test the stability, reliability and efficiency of the weight-drop shooting way，we conducted a experiment with weight-drop shooting at the block of A la tan he li in Inner Mongolia，and obtained satisfying results, through comparing of dynamite and integrative considering the conditions of surface and underground geology in this target of exploration less than 3000m in depth。，
　　关键词：重锤 震源激发 内蒙
　　Key words：weight-drop； source shot；Inner Mongolia
　　重锤震源是地震勘探领域中产生地震信号的一种激励装置。爆炸震源通过短时间内突然释放较大的能量来逼近理论上的δ函数，进而形成地震子波；落重法重锤震源采用车装形式，重锤质量大于3000kg，用机械装置将其举至3m高后自由落下，产生一个脉冲，但其下落速度受到限制，影响能量，因此高速撞击震源，其重锤质量为340kg，用弹簧加力，使其速度达到9m/s，撞击置于地面的钢板；还有一种以压缩空气推动活塞，撞击钢板的震源。
　　重锤激发安全、简便、高效，因此，2010年上半年，中原地球物理勘探公司在内蒙阿拉坦合力地区实施一个地震采集项目，使用重锤震源激发，总结出一套适合沙漠、草原区复杂条件下的地震数据采集方法，创造了明显的经济效益和社会效益。
　　1．重锤激发的可行性
　　工区勘探主要目的层埋深比较浅，应用重锤多次激发进行垂直叠加可取得很好效果。
　　从地震勘探施工方面，重锤激发具有以下优势：
　　1）工区地形平坦，没特别陡壁深沟，车载重锤都可到达指定点位，不会由于地形的复杂对施工效率产生任何影响；
　　2）重锤激发施工速度快，相当于同条件下炸药震源施工速度的3～4倍，施工效率很高；
　　3）重锤激发可以产生更宽的激发频带；
　　4）采用重锤激发不用成孔，特别适合内蒙草原沙漠区，减少很多不必要麻烦，且能够满足安全环保要求；
　　5）重锤激发不存在震源和仪器不同步问题；
　　2．激发因素分析
　　激发能量是影响地震记录质量的重要因素。能量不够，激发不出有效的弹性波能量，再好的接收条件也无济于事；能量过大也造成地震记录频率低、干扰波多、并造成材料成本过度浪费等。影响重锤激发能量的主要因素为：重锤基板与大地耦合介质、重锤出力大小以及激发叠加次数等。
　　重锤基板与地面直接接触，与地面组成一个振动系统，两者之间耦合程度越好，向地下传输的信号相关性越好，叠加后的地震相关记录的信噪比和分辨率也越好。图1是重锤基板为弧面、平面时的地震记录与井炮记录对比图。井炮记录面貌干净，信噪比高；弧面和平面激发，面波都非常发育，但地震道的接收能量显示充足。
　　图1 弧面、平面、井炮地震记录对比图
　　图2 重锤不同出力地震记录对比图
　　重锤激发其出力具有方向性，是向下垂直振动，能量绝大部分向下传播，避免了炸药震源激发时大部分能量向四周及向上传播，从而产生强烈的干扰（虚反射、面波），相应提高了资料信噪比。图2 是重锤出力分别为600、800、1000、1200的地震记录对比图。由于远偏移距地震波的走时路程增大，地震信号背景噪音严重，有效信号微弱，但随着锤击出力的增大信号略显改善。
　　图3 不同叠加次数对比记录
　　图3是同一位置重锤连续激发一次、三次、五次并作垂直叠加得到的三张记录及一张炸药激发记录。分析三张重锤记录，随着垂直叠加次数的增加，背景噪音得到了压制，资料信噪比提高，记录面貌明显改善。
　　3．应用效果分析
　　图4 重锤与井炮试验线对比图
　　实际生产中综合考虑各种因素，采取合理激发参数，确保地震资料采集的质量。采用重锤震源垂直振动叠加次数的增加以及数据处理方面的共深度点叠加，可提高地震剖面的信噪比；垂直叠加增加了覆盖次数，同时也缩短了每个振动点的所需时间，重锤震源的方便移动，有效的降低了作业成本。图4是针对试验线采用重锤和炸药两种震源进行激发得到的对比剖面。从图中可以看出，重锤激发获得更宽的剖面反射层次齐全，浅层连续性较好，与炸药震源一样能够完成地质任务。
　　4．结论
　　本文对重锤震源应用做了初步探讨，我们认为，在内蒙沙漠草原区，只要没特别陡壁深沟，以重锤激发进行地震勘探具有较大的优越性：1）施工效率高，更加环保，更加安全，成本更低。2）重锤激发的能量比较低，可以采用多次叠加的方法来提高信噪比，但能量不会有根本性的提高，而且重锤激发的地震记录上声波和面波能量均比较强，在后续处理中要加以消除。3）根据工区地表地质条件和地质任务，通过试验，选择适当的激发组合。4）要进行室内的处理方法研究，最大程度挖掘重锤激发勘探的潜力。
　　参考文献：
　　[1].张陆军等，重锤激发技术在哈萨克斯坦北部地震项目中的应用，石油地球物理勘探，2008,43
　　[2].刘洪斌，陈如恒，地震勘探震源的历史与发展，石油机械，1997,8