浅层地震勘探实习.docx

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浅层地震勘探实习

本科生实习报告

实习类型生产实习

题目浅层地震勘探实习

学院名称地球物理学院

专业名称勘查技术与工程（石油物探）

学生姓名

学生学号

指导教师张玮李澎田仁飞

实习地点成都理工大学

实习成绩

2015年10月

第一章序言

在地球物理勘探中，地震方法是一种重要的勘探方法。

地震勘探是利用人工激发产生的地震波在弹性不同的地层内传播规律来勘测地下的地质情况。

地震波在地下传播过程中，当地层岩石的弹性参数发生变化，从而引起地震波场发生变化，并产生反射、折射和透射现象，通过人工接收变化后的地震波，经数据处理、解释后即可反演出地下地质结构及岩性，达到地质勘查的目的。

由于地震勘探是一种利用地层岩石弹性参数差异进行勘探的地球物理方法，所以该方法在油气勘探、煤田勘探和工程地质勘探以及地壳和上地幔深部结构探测中发挥着重要的作用。

在地震勘探中，根据地震波传播的特点不同可以分为折射波法、反射波法和透射波法。

不同方法有不同的勘探精度和不同的适应性，目前地震勘探主要以反射波法为主。

1.1本次实习目的、要求及实习内容

浅层地震实习是勘查技术与工程专业《地震勘探原理、方法和解释》和《工程与环境物探教程》专业课教学后开设的一门实习课程，也是一次完整的实践性教学环节。

通过教学试验实习，目的是使同学加深对地震勘探基本概念的理解，巩固已学的理论知识，了解地震仪器的使用和仪器工作参数的选择；了解地震勘探激发条件的选择，检波器的安置条件；地震折射波法、反射波法野外资料的采集技术及方法，并进行资料的整理与解释；了解地震勘探野外工作施工的过程。

1.1.1实习目的及要求

本次实习的目的是将所学的课堂理论与实际工作相结合，巩固和加深对课堂理论知识的理解，掌握地震勘探野外工作的整个流程。

其中包括现场踏勘、施工设计、数据采集、资料整理、资料处理、地质解释及报告编写等。

初步进行野外工作的基本训练，培养学生刻苦求实的工作作风和实际动手能力，以及综合分析与解决实际问题的能力，并使学生的组织生产和管理生产的能力得到初步的训练。

具体实习目的有：

⑴、巩固和加深学生对校内课堂理论教学内容的理解；⑵、初步了解地震野外工作方法技术和装备，初步进行野外生产各工种工作技术的基本训练；⑶、学会浅层折射资料的整理和解释；⑷、学习浅层反射地震勘探野外观测系统的设计和最佳窗口的选择；⑸、培养学生理论联系实际、实事求是的作风，严肃认真的态度和不怕困难、艰苦奋斗的精神。

基本要求有：

⑴、学会熟练地使用和维护地震仪器和装备，实习以小组为单位，完成工区一部分物理点的测量工作，培养学生实际操作技能；⑵、学习和掌握多种地震分支方法的野外基本工作方法和技术，并能处理野外出现的一般故障问题；⑶、结合实际工区的资料，初步了解地震工作设计的原则和方法；⑷、学习并掌握地震野外资料的一般整理、处理和反演、图示方法；⑸、根据工区实际地质条件和实测的物探资料，编写实习报告，初步掌握物探资料的解释方法和地震成果报告的编写方法，培养学生综合分析和表达能力；⑹、培养学生理论联系实际、实事求是的作风，严肃认真的态度和艰苦奋斗的精神。

1.1.2实习内容

（1）浅层地震仪原理、操作步骤和维护方法；

（2）测线布置及观测系统设计；

（3）浅层地震折射波野外采集技术；

（4）浅层地震反射波野外采集技术；

a、多次覆盖观测系统的设计；

b、反射法野外资料采集。

1.2工区的自然地理及经济地理情况

本次野外反射波法数据采集实习工区位于成都理工大学银杏食堂与篮球场之间的草地上和银杏食堂南边的草地上，野外折射波法数据采集实习工区位于金工实习厂房与南苑之间的空地上以及银杏食堂与篮球场之间的草地上。

成都市位于四川省中部，四川盆地西部，介于东经102°54′～104°53′和北纬30°05′～31°26′之间，全市东西长192公里，南北宽166公里，总面积12390平方公里，其中耕地面积648万亩。

东北与德阳市、东南与资阳市毗邻，南面与眉山市相连，西南与雅安市、西北与阿坝藏族羌族自治州接壤。

距东海1600公里，南海1090公里，属内陆地带。

成都地质悠久，地层出露较全，全市地势差异显著，西北高，东南低，西部属于四川盆地边缘地区，以深丘和山地为主，海拔大多在1000—3000米之间，最高处大邑县双河乡海拔为5364米，相对高度在1000米左右;东部属于四川盆地盆底平原，是成都平原的腹心地带，主要由第四系冲击平原、台地和部分低山丘陵组成，土层深厚，土质肥沃，开发历史悠久，垦殖指数高，地势平坦，海拔一般在750米上下，最低处金堂县云台乡仅海拔387米。

成都市东、西两个部分之间高差悬殊达4977米。

由于地表海拔高度差异显著，直接造成水、热等气候要素在空间分布上的不同，不仅西部山地气温、水温、地温大大低于东部平原，而且山地上下之间还呈现出明显的不同热量差异的垂直气候带，因而在成都市域范围内生物资源种类繁多，门类齐全，分布又相对集中。

[

成都平原土地肥沃，气候温和、雨量充沛，特别是秦国时期修建了都江堰水利工程之后，成都平原成了“水旱从人，不知饥馑”的“天府之国”。

自秦代以来，成都便成为了中国农业最为发达的地区之一，直至近代之前，是发达的农业造就了成都经济的繁荣。

成都下辖的温江与郫县由于土地十分肥沃，又处于都江堰的直接下游，是粮仓中的粮仓，有“金温江、银郫县”之称

成都是全国重要的商品粮油、蔬菜水果和中药材基地之一，龙泉驿区和金堂县都是全国无公害水果生产示范基地，温江区和锦江区三圣乡等地的花卉种植也渐成规模。

2005年工业和第三产业的发展，已使农业占国内生产总值的比重逐渐下降，2006年成都农业产值占GDP比重仅为7.0%。

2009年，成都市粮食总产量达到278.9万吨，增长1.6%；油菜籽产量达23.4万吨，增长12.4%。

[19] 

2014年全年实现农业总产值613.0亿元，比上年增长3.7%。

其中，种植业331.4亿元，增长5.2%；牧业237.1亿元，增长1.2%。

全年农作物播种面积70.0万公顷，比上年减少5.9万公顷，其中粮食播种面积38.3万公顷，减少1.5万公顷。

粮食总产量237.1万吨，比上年下降2.5%；油料总产量27.3万吨，增长1.9%；肉类总产量69.2万吨，增长0.8%。

年末年产值或销售收入过亿元的农业产业化经营龙头企业有182个，比上年末增加36个；农业产业化经营带动面为82.0%。

建成现代农业示范园区155个，标准化农产品生产示范基地263个。

年末，已认证各类安全优质农产品1175个。

新增无公害农产品、绿色和有机农产品认证52个。

全年农村用电量31.7亿千瓦时，比上年下降2.3%；年末农业机械总动力366.0万千瓦，增长6.9%；农用大中型拖拉机11182台，小型拖拉机26097台。

1.3工作完成情况

1.3.1实习日程安排

本次地震勘探教学实习时间为10月12日—10月16日、10月19日-10月23日共10天时间，室内教学与野外实践相结合。

具体安排如下：

1）10月12日（周一）上午开始在5417机房上课，课后学习GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪的操作；周一下午2:

30开始，在5417机房学习劳雷地震仪的操作；

2）10月13日（周二）上午8:

30、下午2:

30开始在银杏食堂与篮球场之间的草地上进行野外反射波法数据采集；

3）10月14日（周三）上午8:

30、下午2:

30开始在银杏食堂南边的草地上进行野外反射波法数据采集；

4）10月15日（周四）上午8:

30、下午2:

30开始在金工实习厂房与南苑之间的空地上进行野外折射波法数据采集；

5）10月16日（周五）上午8:

30开始在银杏食堂与篮球场之间的草地上进行野外反射波法和折射波法数据采集；周五下午编写报告的一至四部分；

6）10月19日（周一）1、2、3、4、5、6节课，在5417机房、5420机房进行反射波法资料处理；

7）10月20日（周二）1、2、3、4、5、6节课，在5417机房、5420机房，5、6节课在5420进行反射波法资料处理；

8）10月21日（周三）3、4、5、6、7、8节课，在5417机房进行反射波法资料处理；

9）10月22日（周四）1、2节课在5417机房，5、6节课在5420机房进行反射波法资料处理；

10）10月23日（周五）上午8:

30在9B305上解释课，并进行折射波法数据处理及解释；周五下午编写报告的五至八部分。

1.3.2仪器设备

本次地震实习分为3个小组，轮流使用三套地震仪器，为GCK-24工程地震仪、奔腾WZG-48A地震仪和劳雷地震仪。

笔记本电脑一台，电源线3根，3条数据线（触发线），2条电缆（大线），检波器48道，3个电源，2个大锤，2个铁板，测线（皮尺）2条。

表1-3-1仪器装备一览表

仪器

简介

数目

GCK-24工程地震仪/奔腾WZG-48A地震仪/劳雷地震仪

每台仪器每组1台

检波器

检波器的作用:

把地表微弱的机械振动变成电信号，然后记录下来。

因此，实质上它是一种机电转换装置（原理就是发电机原理）。

检波器可分为：

速度检波器（动圈式）、位移检波器、加速度检波器。

GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪各24个

电缆（大线）

将检波器与地震仪相连

GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪各1根

笔记本电脑

用于地震数据的记录，存储

劳雷地震仪1台

大锤、铁板

用于地震波的激发

GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪各1个

数据线（触发线）

连接锤子和地震仪器

每台仪器1根

电源线

连接电源和地震仪器

每台仪器1根

电源

用于对地震仪器供电

每台仪器1个

测线（皮尺）

用于测量距离排列检波器

GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪各1根

1.3.3完成工作量

经过两周实习，各项任务基本完成，学习效果基本达到，实习目的基本达到，完成工作量如下：

表1-3-2完成工作量一览表

工区

浅层反射波法数据采集

浅层折射波法数据采集

银杏食堂与篮球场之间的草地上

以小组为单位，进行反射波法六次覆盖数据采集，

以小组为单位，进行折射波法数据采集，

银杏食堂南边的草地上

以小组为单位，进行反射波法六次覆盖数据采集，

金工实习厂房与南苑之间的空地上

以小组为单位，进行折射波法数据采集，

第二章工作方法技术及质量评价

2.1地震资料采集系统简介

2.1.1地震仪器

本次实习使用的是GEOMETRICS公司生产的劳累地震仪、GCK-24工程地震仪和奔腾WZG-48A地震仪能满足折、反射地震勘探、井间勘探、面波调查等地震监测需要。

劳累地震仪的A/D转换器和高速过采样技术达到了24位地震仪的精度。

频带从1.75Hz到2000Hz，采样间隔20us到16ms。

采集的数据包存在32位的叠加器中，然后传回到主机的硬盘或其他介质上；包装坚固、防水、防震，有提手，重4.1kg，用12V的外接电池可连续工作10个小时；地震仪工作原理如图2-1-1。

劳累地震仪工作时需与检波器、电源、电脑、触发器（大锤）相连接。

多台仪器可以相互连接组成更多的道工作（图2-1-2）。

图2-1-1浅层地震仪工作原理

图2-1-2劳累地震仪工作连接示意图（上图为单台，下图为多台连接）

2.1.2劳累地震仪的操作

劳累地震仪各主菜单功能如下：

SURVEY:

测点名称，测线号的输入；

GEOM：

排列设置，输入炮点，检波器点的桩号，道间距，跑间距及排列滚动方式；

OBSERVER：

备注：

输入天气，仪器操作员等信息；

ACQUISITION：

采集参数设置：

采样率，记录长度，采集滤波器，叠加方式，采集道/无效道设置，前置增益的设置；

FILE：

文件：

设置地震数据文件名，存储的文件夹，数据文件格式，及回放读取数据；

DISPLAY：

显示：

调整显示方式，包括调整单炮记录的显示方式、频谱显示方式等；

DOSURVEY：

测量；

WINDOWS：

调整显示窗口；

ANSWER：

折射解释；

PRINT：

调整打印方式；

SYSTEM：

系统：

调整仪器时间、日期、触发方式、检波器测试，内触发，仪器关机等。

在实际野外数据采集中使用最多的是ACQUISITION,进行各种采集参数的设置。

在进行数据采集时，1号键切换，绿色条带为可采集状态，红色条带为锁闭状态，黄色条带正在处理状态，只有在绿色条带时才可以进行数据的采集。

5号键为数据采集窗口。

此外还有2号键清屏，6号键自动调整幅度等快捷键的操作，7号键保存数据，方便在实际采集时的工作。

首先，把劳累地震仪连接到一台笔记本电脑上，构成一个折射或反射地震仪；然后把12道或24道检波器和触发器（大锤）连接到仪器面板上；最后连接好电源接着打开仪器电源开关，在电脑上设置数据采集的各项参数，如测量方式、采样间隔、记录长度、放炮次数等。

第一次在工区进行数据采集时要进行一致性检查试验；首先将24道检波器以4x6的排列，前后左右检波器相距约5cm，插好检波器之后。

在一定距离之外放炮，观察电脑上记录的波形特征；找出有差异的道，分析原因并进行改正，直到所有道接受的波形一直为止。

2.2一致性检测、干扰波的调查及最佳接收窗口的选择

2.2.1一致性检测

将24道检波器分两列插在一块，大约距离50m放炮检测。

通过显示记录信息，检测各检波器工作状况。

将有问题的检波器做上标记，以防勿用。

主要干扰波有篮球场上拍球、过路汽车、工区喧哗声、风呼啸声。

其中以拍球影响最大，其噪声强度几乎和放炮震源强度相当。

2.2.2干扰波的调查及压制

1）干扰波的调查的意义、目的

干扰波的调查主要是用来确定有效波和干扰波的特性，进而采取措施压制干扰。

干扰波的调查一般用单道检波器小道距接收，不使用模拟滤波器。

排列可用L形，以便调查侧向干扰，每激发一次，排列沿测线移动几个道间距，直到最大炮检距达到普通反射勘探所用的最大炮检距为止。

对所得地震记录进行分析，识别出有效波和各种干扰，然后计算其视速度、视频率、视波长、振幅及与最弱的有效波的振幅比等特性。

如果随机干扰较强，则还需计算它们的相关半径。

2）干扰波的类型特点及压制方法

在进行数据采集前先进性的干扰波调查。

为了消除干扰波，在干扰波严重的地区，设计专门的测线来记录干扰波，以掌握干扰波的特点和分布规律，称为干扰波调查。

一般采用道距为3—5米的小排列，连续接收几个排列，并且不使用混波和滤波，以便清楚地连续追踪出各种规则干扰波。

干扰波的调查又译“干扰波研究”，“噪声分析”。

在采集地震数据时，检波器会接收到反射波，折射波，还会接收到声波、面波、50HZ工业电干扰等。

我们可以用检波器组合来压制面波。

用多次覆盖来压制多次波，各种博得时距曲线有一定的相关性，且震动具有一定的延续性，形成扰动带，追踪不到有效波。

根据干扰波调查的资料，首先可设计组合检波，目的在于保持有效波不变而最大地压制干扰，但在许多情况下做不到这样，而只好采取折衷方法，在不压制信号的条件下允许一部分干扰存在。

如果需要组合激发，应该与组合检波同时设计和试验。

组合参数确定后，进行道间距，偏移距和覆盖次数等参数的选择。

因为最精确的速度资料是在排列长度等于反射界面深度时获得，所以应根据主要目的层的深度确定排列长度。

然后，一方面由所使用的仪器道数确定道间距，另一方面要考虑避免空间采样的假频，应使深度点间隔小于波长之半。

偏移距一般为能避开激发点附近的干扰，同时也要考虑排列长度。

覆盖次数由信噪比决定。

（1）规则干扰波：

多次波、声波、浅层折射波、面波等；

a、面波：

能量强衰减慢，压制面波可利用其与反射波视速度的差异进行压制；

b、声波：

速度一般为340m/s;

c、多次波：

消除海上鸣震，可利用正常时差消除（压制）多次波；

d、交流电干扰：

可利用陷波器（50hz）进行压制；浅层折射波。

（2）无规则干扰；

2.2.3 最佳接收窗口选择

为了有效地避开面波、声波、直达波和折射波对有效反射波的干扰，可把接收地段选择在尽可能不受或少受各种干扰波影响的地段，这种最佳接收地段又称为“最佳时窗”。

，在最佳时窗内接收，可避开面波和折射波的干扰，此外，其反射波振幅随炮检距的增大而减小（正常变化），相位随炮检距的增大而基本保持不变。

可见，最佳接收时窗的选取关键在于选取接收排列的两个端点，即选择偏移距和最大炮检距。

一般情况下，可通过展开排列法观测试验确定。

最佳接受窗口为10m。

第三章浅层地震反射波法

反射波法的原理就是波在不同介质分界面上按一定规律产生反射的原理。

当在地面某点进行激发（如敲击或爆炸等）时，由于地下介质的弹性作用，在激发产生的“冲击力”作用下激发点附近的岩石要产生膨胀交替变化的所谓“弹性振动”，此弹性振动的运动形式在地下岩层中的传播，就形成地震波。

当地震波在地下传播过程中，遇到弹性不同的岩层分界面时，要发生反射现象（其规律与几何光学十分相似），地震波被反射而返回地表就引起了地表的振动。

在地面所布置的测线上安置着检波器，测量波的旅行时间与地面各接收点间的位置关系，以及波在介质中的传播速度，可确定反射界面埋深、倾角等参数（如图3-1-1）。

图3-1-1反射波法示意图

3.1测线布置

测线的布置取决于任务书的要求、测区的地形与地震地质条件，要因地制宜以最少的工作量完成任务书的要求。

主测线的方向，应尽可能地垂直地层或构造的走向，并与地质钻探的测线、其它物探方法的测线重合，以利于各种资料的对比分析和相互补充验证。

在主测线之间，还应适当布置联络测线，以控制成果精度．在作面积性工作时，测网的密度，不论比例尺大小，都应该保证在按工作比例尺绘制的图件上，剖面线距为1—4cm。

3.2观测系统

3.2.1浅层反射波法的简单连续观测系统（见图3-2-1）

沿测线布设

、

、

等激发点。

点激发时，在

，

地段接收，可观测A1R1地段的反射；

点激发，接收段仍是

地段，可观测到A2R1地段的反射波。

然后移动排列到

地段观测，分别在

、

点激发，可勘探A2R2和A3R2段界面。

依此沿测线连续地激发和接收，直至测线观测结束，这种观测方式称连续观测系统。

由于在排列两端分别激发，所以该观测系统又称双边激发观测系统。

此种观测系统仅对地下反射界面段一次采样，故称它是单次覆盖观测系统。

图中

、

点互为接收点和震源点，所以它们是具有时间等值性的互换点。

我们可以用虚震源法求得界面。

3.2.2多次覆盖观测系统

多次覆盖观测系统分为双边放炮（包括中间放炮）和单边放炮两种形式。

一般来说，采用下倾方向单边放炮的观测系统进行工作为好。

对多次覆盖观测系统的主要要求是：

必须使所研究界面长度范围内的全部反射点（或反射段），都能得到相同次数的覆盖。

但每放一炮所能研究的界面长度有限，因此设计观测系统时首先需要沿测线等间隔地布置炮点位置，依次激发，并在相应的接收段上进行记录。

炮点间隔

或每次放炮后移动道数

关系式确定，其中N表示地震仪器记录道数，n表示叠加次数，

表示道间距，s是一个系数，单边放炮为1，双边放炮为2。

表3-2-1炮道反射点号示意表

现以单边放炮24道接收的六次覆盖观测系统为例。

由上式可得v=2，即每次放炮后炮点和接收点朝一方向移动两道，在相邻两炮放炮时共中心点道集的道号相差为4道。

实习所采用的是多次覆盖观测系统，它的各项参数为：

检波道数（N）：

24偏移距（X）：

4m

炮间距（γ）：

2m道间距：

2m

3.2.3观测系统的类型

图3-2-2观测系统示意图

1）简单连续观测系统（图3-2-2（a）、（b）、（c））：

接收点靠近激发点，能避开折射干扰，便于施工，但面波和声波干扰较大；

2）间隔连续观测系统（图3-2-2（d））：

有偏移距；

3）延长时距曲线观测系统：

可得到障碍物下的界面信息，但不能互换对比、折射干扰、排列长度大于障碍物宽度；

4）多次覆盖的观测系统（图3-2-3、图3-2-4）；

观测系统：

为了获取共反射点道集、压制多次波等特殊干扰、提高信噪比。

单边和中间放炮。

图3-2-3无偏移距多次覆盖观测系统示意图

图3-2-4有偏移距多次覆盖观测系统示意图

3.3数据采集

测线和仪器都准备好后设置参数，采样率0.125ms、记录长度0.512s。

由于采用检波器触发，每次激发延迟不相同，故采用自动叠加效果不好，实习中我们采用了1个炮点叠加一次做多次观测（一般选5次），保存所采集的数据到室内手动叠加，去除了因为延迟而导致的不同相位叠加的影响。

此次地震勘探实习中，采用的是多次覆盖观测系统。

实习中道间距2m，采用6次覆盖，根据公式

（其中N为总道数，n为覆盖次数），可得每激发一次，炮点前移一个道间距，即2m。

具体步骤如下：

1）放置炮点，偏移距4m，完成1次叠加采集后，保存数据文件；

2）将炮点前移2m，重复上面步骤并保存各点各次记录的数据文件，做好记录；

3）做完24道的排列后，更换小组人员进行下一个排列的勘探工作。

3.4数据处理

本次实习用Vista7.0对用反射波法采集的野外数据进行处理，处理流程如下：

1）处理总流程

图3-4-1总流程图

2）数据读入

图3-4-2原始数据读入成图

由图3-4-2可知，原始地震资料的道间能量分布不均匀。

3）道均衡（mean）

图3-4-3道均衡处理结果显示图

道间均衡是解决道与道之间能量不均衡的问题。

地震记录上反射能量随炮检距加大而衰减，另外，因激发和接收条件的差异，使道与道之间的能量不均衡，这都会降低叠加效果。

其处理思想：

即各道按不同的加权系数进行加权。

能量强的道加权小，能量弱的加权大，使各道的能量达到强弱均衡，处于一定的范围。

处理结果如图3-4-3。

4）道编辑（Tra-edit）

图3-4-4道编辑处理结果显示图

对于空炮、空道、废炮、废道，可借用相邻道（炮）上的数据代替，或取相邻两道（炮）的平均值，或干脆全充以零值；对于反道，可乘一负号加以改正；至于个别数据值显著大于一般数据的野值，则将其充零。

处理结果如图3-4-4。

5）一维滤波（filt）

图3-4-5一维滤波频谱分析图

图3-4-6一维滤波处理结果显示图

浅层地震勘探中有效波为高频波，由图3-4-5可知，本次处理地震资料的有效波频率为20Hz-100Hz，150Hz出的尖脉冲为工业倍频干扰。

为了避免吉普斯现象，采用镶边法进行一维滤波，所选用的频率为f1=15Hz,f2=20Hz,f3=100Hz,f4=105Hz,经一维滤波后，大部分的低频干扰、高频干扰和工业干扰被消除。

一维滤波处理结果如图3-4-6。

6）二维滤波（Fk-filt）

图3-4-7二维滤波参数分析图

图3-4-8二维滤波处理结果显示图

二维视速度滤波是利用有效波和干扰波视速度不同来进行滤波。

视速度滤波需要同时对多道进行计算才能得到输出，它既有时间变化又有空间变化，是二维函数，因此它是一种二维滤波,可按频率和波数两个特征去压制干扰。

叠前经二维滤波处理后，大部分声波、面波、折射波和直达波等干扰波被消除。

处理结果如图3-4-8。

7）抽道集（Sort-cdp）

图3-4-9观测系统图

图3-4-10抽道集结果显示图

将解编以后按道排列的记录道中符合某种规律的不同记录挑选出来，重新排列在一起，构成一个新的记录道集，称为抽道集。

抽道集实质上是一种数据的重排，是以道为一个单位进行重排。

目前常用的有：

共反射点（中心点）、共接收点、共炮点、共炮