一种利用地震反射波探测超浅层断层的方法与流程

本发明涉及一种利用地震反射波探测超浅层断层的方法，属于地震地质勘探领域。

背景技术：

当前人工地震反射技术对于超浅层(主要指地下20m以内)断层的探测十分困难，难以描述和刻画断层的浅部发育情况，主要原因有以下三个方面：

(1)当前方法主要采用地表激发和地表接收的地震反射波勘探技术，来接收地下波阻抗界面的地震波反射信息。该波阻抗界面主要是指不同地层的反射界面，对于断层的探测主要利用了断点处的绕射波偏移归位生成断点，通过对断点的连接和接续生成断层面，而不是对断层面进行直接的反射波信息探测；

(2)受制于当前地表激发和地表接收的观测系统，该观测系统探测到的地下反射波界面信息在单炮记录上表现为双曲线，远道反射信息衰减严重，尤其对于浅层弱反射界面的探测十分不利，导致浅层弱反射界面叠加成像困难；

(3)超浅层的反射波走时较小，其反射信息容易受到地面波干扰而难以区分，不能有效探测超浅层反射成像，妨碍超浅层断层的分析和研究。

其中最主要原因是超浅层反射波淹没在直达波中，无法分离解释。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种利用地震反射波探测超浅层断层的方法，采用单井多炮激发、地面多道接收的方式，以期尽可能真实的描述和刻画超浅层断层的地质信息。

本发明设计了一套新的地震反射波观测系统，采用单井多炮激发、地面多道接收的方式，直接对浅部断层面信息进行采集、分析和解译。

本发明利用地震反射波探测超浅层断层的方法，包括如下步骤：

1、激发：单井多炮

在断层面的倾向一侧、距离断层面40～60m处打一口单井，井深控制在25～30m，从井底向上均布激发点；

所述激发点设置为24-28个。激发点的增减可以视潜水面深浅适度增减，激发点因为距离探测目标近，反射波传播路线较短，可以采用小药量如数颗雷管捆绑定向激发。

所述激发点位于潜水面以下，有利于地震波的有效激发和传播。

2、接收：单线多道检波器

在地面，以井口为起点趋向断层面方向每隔2m设置一道检波器；

考虑到浅部地震信息的高频成分较多，设计采用100Hz模拟检波器接收，接收点采用2串2并组合安置，尽量在信号入口处压制噪声。

3、信息记录及处理

通过检波器获得载有地下地质信息的地震波，通过CGG、OMEGA、FOCUS等软件中的一种或几种的组合进行预测反褶积、去噪、叠加、偏移归位等流程处理(都是本领域的常规处理软件)，得到表达地下地质信息的时间剖面；然后对时间剖面进行解译和时深转换(时间剖面上黑疙瘩连线是地层界面，地层界面的错断点的连线就是断层面，这就是对时间剖面的解译；根据时间标尺可以读出地层界面的时间深度，用地层的速度×时间深度＝地层深度，这就是时深转换。用的是本领域常规解释软件Geoframe)，得到反映地下地质信息(如界面深度、断层等)的地质构造图。通过岩性处理(所谓岩性处理，是指首先把时间剖面与速度测井剖面拟合得到岩性剖面，通过扩展拟合就得到整个勘探区岩性分布图)还可以解译出地下地质体的岩性(如地层密度，含气体和液体等)信息。

理论上，均质介质中的单炮记录十分接近直线(图2)，直接反映了断层界面的反射情况。该记录最大特点在于与常规观测系统记录不同，其记录的地震射线路径长度并不随地震道与激发点的距离的增加而增加。相反，断层面反射的地震射线长度随地震道与激发点的距离的增加而减小，呈负相关关系。这一显著特点大大减小了远道的信号衰减问题，对于增强远道信号的信噪比，增强浅部断层面的直接成像都有益处；另外，该观测系统适当延长了地震波的走时，减小了地面波的干扰；地震记录模型的直线性对于后续数据处理有指导作用，能够利用速度扫描等关键步骤得到浅部地层的速度模型，进而得出反映浅部地质信息的地震处理成果。

本发明的有益效果体现在：

1、设计了新的观测系统对地震波场信息进行观测，开拓了对地质信息进行不同角度观测的新方法。

2、对超浅层断层的工程地质研究具有重大意义。特别是在工业与民用建筑的选址，隧道、运河的勘测和场地的稳定性评价中，采用该技术能够探测超浅层断层的发育情况，直观、直接的地质成果更方便工程应用。

3、对新构造运动行迹---活断层的研究具有较大意义。利用本技术能够对新构造运动行迹---超浅层活断层的发育情况进行直观的探测，能够对其发生、发展的分析及预测等提供直观的地震地质资料，能够解决近地表活断层难以探测的问题。

附图说明

图1是本发明探测方法及断层面反射波传播路径示意图。

图2是理论上的断层面反射波射线长度与井口距离关系图。

图3是实施例获得的表达地下地质信息的时间剖面图。图3中，黑色同相轴代表地层界面，竖线则是浅层断层断面。

图4是数据采集的单炮记录。

图5是活断层在探区的展布图。

具体实施方式

本实施例中利用地震反射波在某矿区探测超浅层断层的方法，包括如下步骤：

1、激发：单井多炮

在断层面的倾向一侧、距离断层面48m处打一口单井，井深控制在30m，从井底向上均布激发点；所述激发点设置为24-28个。激发点的增减可以视潜水面深浅适度增减，激发点因为距离探测目标近，反射波传播路线较短，采用数颗雷管捆绑定向激发。所述激发点位于潜水面以下，有利于地震波的有效激发和传播。

2、接收：单线多道检波器

在地面，以井口为起点趋向断层面方向每隔2m设置一道检波器，总共设置24道，接收线长度46m。考虑到浅部地震信息的高频成分较多，采用100Hz模拟检波器接收，接收点采用2串2并组合安置，尽量在信号入口处压制噪声。

3、信息记录及处理

通过检波器获得载有地下地质信息的地震波，如图4所示。通过CGG软件进行预测反褶积、去燥、叠加、偏移归位等处理得到表达地下地质信息的时间剖面(见图3)；然后对时间剖面解译和时深转换(时间剖面上黑疙瘩连线是地层界面，地层界面的错断点的连线就是断层面，这就是对时间剖面的解译；根据时间标尺可以读出地层界面的时间深度，用地层的速度×时间深度＝地层深度，这就是时深转换。用的是本领域常规解释软件Geoframe)，得到反映地下地质信息(如界面深度、断层等)的地质构造图，如图5所示。

从图4中可以看到各检波器接收到的地震波显示图。

从图3中可以看出，黑疙瘩连线是地层界面，时间剖面上的时间标尺对应地层界面的时间深度。地层界面错断处连线就是断层面。

从图5中可以看出这条活地层在探区的展布，矿上根据活断层的展布布置巷道和工作面，趋利避害，保证煤矿安全高效生产。