潮間帶地震資料采集放線模式探討

張廷廷, 曹曉莉, 凡正才, 王淑榮, 楊曉艷

(中石化 石油工程地球物理有限公司勝利分公司，東營 257000)

0 前言

在地震勘探資料采集中，提高灘淺海地震采集的精度仍然是一個亟待解決的重要問題[1-4]。對于淺海地震勘探施工，為了提高淺海地震采集資料質量，因地制宜地對拖纜的采集方式、施工方式、轉線模式等進行了改進和優化[5]，同時激發方式、接收方式、地震拖纜采集方式進行了創新和發展[6-8]，檢波點的精準定位技術也在不斷進步。

對于淺海勘探，無論是作業施工方式還是檢波器定位技術都得到了很好地研究與發展。徐維秀[9]在傳統檢波器二次定位的基礎上提出了淺水域檢波點的二次定位方式。然而對于可能涉及潮間帶部分作業的陸地地震勘探施工隊伍，潮間帶區域提高放線質量和檢波器定位精度以及耦合性的相關措施和研究較少涉及。潮間帶近地表結構非常復雜，嚴重影響檢波器與大地的耦合[3-4]。另外由于受潮流、風力等因素的影響，投放到水底的檢波器位置與設計的理論位置會有一定的偏差。以上因素嚴重影響著放線質量。淺灘海不同于淺海，其水深從0 m開始不斷加深，另外其深度也會隨著潮汐的變化而變化。因此淺灘海的放線模式與淺海的放線措施是有差別的。以SK工區為例，研究了其潮汐變化情況，借鑒于淺海的放線模式，根據水深的不同情況提出了一種適用于潮間帶的放線施工方式，同時設計了一種輔助于檢波器埋置的下置桿。

1 檢波器投放影響分析

1.1 檢波器耦合性差

潮間帶地區地表多是由于河湖、海潮淤積形成爛泥帶，河溝、海溝沖刷形成的淤泥灘。在該區域分布大范圍的淤泥帶，造成檢波器與地表介質耦合變差，檢波器不能正確感應地表震動[1]，對正常的地震波進行了改造，同時也會引起多種干擾，降低了地震資料的分辨率和信噪比。

1.2 投放點位精度低

在潮汐帶和淺海地區，由于潮汐與水流的影響，放線后檢波器的實際位置會偏離原來的測定位置，處理過程中如果仍然按照測定位置進行處理，因坐標位置的偏差，而嚴重影響成像質量，甚至造成錯誤的結果。如表1所示，即使經過改良后的放線方法，偏差也超過2 m以上。以SK項目為例，通過調查低潮時灘涂區水深0 m～3 m，而在高潮時灘涂區水深0 m～6m。隨著潮汐水流的來回流動，已經放置的檢波器會偏離原先的位置。圖1為檢波器在淺灘海(深度4 m以上)放置約12 h后，實際位置與原先放置位置的偏移情況。實際生產中放炮結束與檢波器放置完成的時間要超過24 h，這期間隨著潮起潮落，檢波器發生的位置偏移會更大。因此應重點解決放線過程中及放置后流水引起的檢波器偏移。

表1 潮間帶施工中排列偏差Tab.1 Arrangment deviation in construction of intertidal zone

圖1 水流對水中檢波器位置的影響Fig.1 Influence of water flow on geophone position in water

2 放線模式研究

對SK地區潮間帶的潮汐情況情況進行調查，選取在低潮期進行放線。為了保證放線質量，分別對水深0 m～1.5 m及1.5 m以上分別采取不同的放線模式。這兩種分類主要基于放線人員在水深0 m～1.5 m放線范圍內可以直接行走于水域內，將檢波線放置，同時為了保證檢波器的耦合性，選用帶尾椎的陸用壓電檢波器，借助于新研制的檢波器下至桿將檢波器放置于淤泥層下；而水深大于1.5 m，為了保證安全，使用沒有尾椎的水域壓電檢波器，借助于船只進行定點放線。

2.1 水深小于1.5 m區域放線模式

為了提高放線的精度，對水深0 m～1.5 m采用陸用壓電檢波器，下置檢波器使用為陸用壓電檢波器特制的下置桿，該下置桿結合新型水中檢波器埋置工具[10]設計而成。該下置桿根據陸用壓電檢波器的頂蓋尺寸設計，包括主接桿外筒，彈簧壓縮裝置，檢波器頂蓋弧形板，彈簧壓縮裝置置于主接桿外筒內部，檢波器頂蓋弧形板置于主接桿外筒底端外部，并且檢波器頂蓋弧形板上端連接彈簧壓縮裝置的下端。彈簧壓縮裝置包括沖程管及彈簧。下置桿的頂蓋弧形板設計尺寸可以較好地夾緊檢波器頂蓋。本發明將壓電檢波器放置于陸用壓電檢波器下置桿的頂蓋弧形板內同時鉤齒將壓電檢波器頂蓋夾緊，按壓下置桿，即可將陸用壓電檢波器下置淤泥層下硬地面。下置結束后下置桿鉤齒彈開，下置桿與壓電檢波器分開。

該設計下置桿放置檢波器的過程如圖2所示。先將大線放置，然后放置小線，采取以下步驟進行檢波器埋置：

1)將手持桿連接于陸用壓電檢波器下置桿頂部的螺母孔。

圖2 水深0 m～1.5 m區域檢波器下置模式圖Fig.2 Embedding geophone pattern for water from 0 m to 1.5 m

圖3 定位后放置標記浮漂位置、拋錨Fig.3 The placed mark float position and anchor after positioning

圖4 放線時標記浮漂位置Fig.4 Mark float position during laying cable

2)將壓電檢波器頂蓋放入檢波器頂蓋弧形板內，按下彈簧銷，鉤齒將檢波器頂蓋夾緊。

3)持手持桿，將檢波器垂直下壓置點位設定位置。

圖5 放線模式一Fig.5 Laying mode 1

圖6 放線模式二Fig.6 Laying mode 2

4)垂直按壓手持桿，檢波器下壓置硬地面后，下置桿受力后鉤齒彈開，下置桿與檢波器頂蓋分離，提出下置桿。

利用該新型檢波器下至桿將檢波器下置于淤泥層以下，潮水的沖刷對檢波器位置的偏移影響較小。

2.2 水深1.5 m以上區域放線模式

水深1.5 m以上采用水域壓電檢波器，根據實際情況取消浮漂定點，實行邊測點邊放線的方式，減小了浮漂標記隨水流流動引起的偏移2Z(圖3、圖4)。

針對實時定點設計了兩種放線方式，模式一為將小線與錨捆綁，邊測點邊放線，邊測點邊放線可以消除浮漂漂移引起的二次偏差Z，將小線與錨捆綁，既減小了小線所受浮力，使小線沉入底部所用時間減短，這樣在受到流水的水平沖擊下所產生的偏移X要小于Z，同時錨起到了固定作用，減小了放線后小線隨水流的偏移。

放線模式二為將小線與錨捆綁，實時定位后，沿水流方向偏移定位位置Z放線。沉降位置距離定位位置為M，M為Z-X，偏移M小于偏移Z。

3 效果分析

通過對SK工區涉及灘海區域潮流、水深等情況的研究，設計了兩種施工模式。其中水深0 m～1.5 m采用陸用壓電檢波器，實行先將大線放置，然后放置小線，利用陸用壓電檢波器下置桿將陸用壓電檢波器下置于淤泥層以下。對于水深大于1.5 m區域主要設計兩種模式，①將小線與錨捆綁，邊測點邊放線;②將小線與錨捆綁，實時定位后，沿水流方向偏移定位位置Z放線。在實際的施工試驗過程中發現對于水深大于1.5 m區域放線模式較難實施，因此采取放線模式二。通過放線后12 h觀察，結果如表2所示。其中樁號1～8為水深0 m～1.5 m區域檢波器偏差情況，樁號9～16為水深大于1.5 m區域檢波器的偏差情況。水深0 m～1.5 m區域檢波器耦合性較好且被水流沖擊偏離原來點位的情況較少，有偏差的檢波器總偏差值整體較小；在水深大于1.5 m以上區域，經過潮汐的沖擊，大部分檢波器偏離了原來的位置，但是偏離的距離比之前有大幅度的減小，提高了放線精度。

表2 實施措施后潮間帶施工中排列偏差

4 結論及認識

潮間帶的情況與淺海不同，因此該區域的檢波器埋置與放線方式不能照搬淺海部分的模式。在淺海放線模式的基礎上，充分考慮潮間帶水深、潮流沖刷、淤泥層厚度等情況，設計了新放線模式，同時考慮到潮間帶淤泥層部分影響檢波器的埋置，設計了一種新型的檢波器下置桿。對本次的檢波器下置桿設計與放線模式總結進行了思考。

首先設計的檢波器下置桿雖然可以解決淤泥層厚，檢波器下置不到淤泥層底的情況，但是檢波器下置桿所選材質略重，不便于長久攜帶。因此本次試驗之后會選擇合適的材料，進行下置桿的制作并繼續進行相關的測試。其次對于潮間帶不同水深的位置，設計了不同放線方式，即水深0 m～1.5 m區域放線模式及水深1.5 m以上區域放線模式。雖然這些模式經試驗后較淺海的放線模式有一定的精度提高，但實際實施過程因同時需要利用兩種類型的檢波器，在信號接收的處理方面仍然需要進行相關實驗分析兩種檢波器接收到信號的相位問題。

經過試驗探討及思索，后續會設計更多新型的輔助工具以及放線模式，同時進行相關實驗的分析總結，最終比較優選出最佳方式。