潮间带地震资料采集放线模式探讨

张廷廷, 曹晓莉, 凡正才, 王淑荣, 杨晓艳

(中石化 石油工程地球物理有限公司胜利分公司，东营 257000)

0 前言

在地震勘探资料采集中，提高滩浅海地震采集的精度仍然是一个亟待解决的重要问题[1-4]。对于浅海地震勘探施工，为了提高浅海地震采集资料质量，因地制宜地对拖缆的采集方式、施工方式、转线模式等进行了改进和优化[5]，同时激发方式、接收方式、地震拖缆采集方式进行了创新和发展[6-8]，检波点的精准定位技术也在不断进步。

对于浅海勘探，无论是作业施工方式还是检波器定位技术都得到了很好地研究与发展。徐维秀[9]在传统检波器二次定位的基础上提出了浅水域检波点的二次定位方式。然而对于可能涉及潮间带部分作业的陆地地震勘探施工队伍，潮间带区域提高放线质量和检波器定位精度以及耦合性的相关措施和研究较少涉及。潮间带近地表结构非常复杂，严重影响检波器与大地的耦合[3-4]。另外由于受潮流、风力等因素的影响，投放到水底的检波器位置与设计的理论位置会有一定的偏差。以上因素严重影响着放线质量。浅滩海不同于浅海，其水深从0 m开始不断加深，另外其深度也会随着潮汐的变化而变化。因此浅滩海的放线模式与浅海的放线措施是有差别的。以SK工区为例，研究了其潮汐变化情况，借鉴于浅海的放线模式，根据水深的不同情况提出了一种适用于潮间带的放线施工方式，同时设计了一种辅助于检波器埋置的下置杆。

1 检波器投放影响分析

1.1 检波器耦合性差

潮间带地区地表多是由于河湖、海潮淤积形成烂泥带，河沟、海沟冲刷形成的淤泥滩。在该区域分布大范围的淤泥带，造成检波器与地表介质耦合变差，检波器不能正确感应地表震动[1]，对正常的地震波进行了改造，同时也会引起多种干扰，降低了地震资料的分辨率和信噪比。

1.2 投放点位精度低

在潮汐带和浅海地区，由于潮汐与水流的影响，放线后检波器的实际位置会偏离原来的测定位置，处理过程中如果仍然按照测定位置进行处理，因坐标位置的偏差，而严重影响成像质量，甚至造成错误的结果。如表1所示，即使经过改良后的放线方法，偏差也超过2 m以上。以SK项目为例，通过调查低潮时滩涂区水深0 m～3 m，而在高潮时滩涂区水深0 m～6m。随着潮汐水流的来回流动，已经放置的检波器会偏离原先的位置。图1为检波器在浅滩海(深度4 m以上)放置约12 h后，实际位置与原先放置位置的偏移情况。实际生产中放炮结束与检波器放置完成的时间要超过24 h，这期间随着潮起潮落，检波器发生的位置偏移会更大。因此应重点解决放线过程中及放置后流水引起的检波器偏移。

表1 潮间带施工中排列偏差Tab.1 Arrangment deviation in construction of intertidal zone

图1 水流对水中检波器位置的影响Fig.1 Influence of water flow on geophone position in water

2 放线模式研究

对SK地区潮间带的潮汐情况情况进行调查，选取在低潮期进行放线。为了保证放线质量，分别对水深0 m～1.5 m及1.5 m以上分别采取不同的放线模式。这两种分类主要基于放线人员在水深0 m～1.5 m放线范围内可以直接行走于水域内，将检波线放置，同时为了保证检波器的耦合性，选用带尾椎的陆用压电检波器，借助于新研制的检波器下至杆将检波器放置于淤泥层下；而水深大于1.5 m，为了保证安全，使用没有尾椎的水域压电检波器，借助于船只进行定点放线。

2.1 水深小于1.5 m区域放线模式

为了提高放线的精度，对水深0 m～1.5 m采用陆用压电检波器，下置检波器使用为陆用压电检波器特制的下置杆，该下置杆结合新型水中检波器埋置工具[10]设计而成。该下置杆根据陆用压电检波器的顶盖尺寸设计，包括主接杆外筒，弹簧压缩装置，检波器顶盖弧形板，弹簧压缩装置置于主接杆外筒内部，检波器顶盖弧形板置于主接杆外筒底端外部，并且检波器顶盖弧形板上端连接弹簧压缩装置的下端。弹簧压缩装置包括冲程管及弹簧。下置杆的顶盖弧形板设计尺寸可以较好地夹紧检波器顶盖。本发明将压电检波器放置于陆用压电检波器下置杆的顶盖弧形板内同时钩齿将压电检波器顶盖夹紧，按压下置杆，即可将陆用压电检波器下置淤泥层下硬地面。下置结束后下置杆钩齿弹开，下置杆与压电检波器分开。

该设计下置杆放置检波器的过程如图2所示。先将大线放置，然后放置小线，采取以下步骤进行检波器埋置：

1)将手持杆连接于陆用压电检波器下置杆顶部的螺母孔。

图2 水深0 m～1.5 m区域检波器下置模式图Fig.2 Embedding geophone pattern for water from 0 m to 1.5 m

图3 定位后放置标记浮漂位置、抛锚Fig.3 The placed mark float position and anchor after positioning

图4 放线时标记浮漂位置Fig.4 Mark float position during laying cable

2)将压电检波器顶盖放入检波器顶盖弧形板内，按下弹簧销，钩齿将检波器顶盖夹紧。

3)持手持杆，将检波器垂直下压置点位设定位置。

图5 放线模式一Fig.5 Laying mode 1

图6 放线模式二Fig.6 Laying mode 2

4)垂直按压手持杆，检波器下压置硬地面后，下置杆受力后钩齿弹开，下置杆与检波器顶盖分离，提出下置杆。

利用该新型检波器下至杆将检波器下置于淤泥层以下，潮水的冲刷对检波器位置的偏移影响较小。

2.2 水深1.5 m以上区域放线模式

水深1.5 m以上采用水域压电检波器，根据实际情况取消浮漂定点，实行边测点边放线的方式，减小了浮漂标记随水流流动引起的偏移2Z(图3、图4)。

针对实时定点设计了两种放线方式，模式一为将小线与锚捆绑，边测点边放线，边测点边放线可以消除浮漂漂移引起的二次偏差Z，将小线与锚捆绑，既减小了小线所受浮力，使小线沉入底部所用时间减短，这样在受到流水的水平冲击下所产生的偏移X要小于Z，同时锚起到了固定作用，减小了放线后小线随水流的偏移。

放线模式二为将小线与锚捆绑，实时定位后，沿水流方向偏移定位位置Z放线。沉降位置距离定位位置为M，M为Z-X，偏移M小于偏移Z。

3 效果分析

通过对SK工区涉及滩海区域潮流、水深等情况的研究，设计了两种施工模式。其中水深0 m～1.5 m采用陆用压电检波器，实行先将大线放置，然后放置小线，利用陆用压电检波器下置杆将陆用压电检波器下置于淤泥层以下。对于水深大于1.5 m区域主要设计两种模式，①将小线与锚捆绑，边测点边放线;②将小线与锚捆绑，实时定位后，沿水流方向偏移定位位置Z放线。在实际的施工试验过程中发现对于水深大于1.5 m区域放线模式较难实施，因此采取放线模式二。通过放线后12 h观察，结果如表2所示。其中桩号1～8为水深0 m～1.5 m区域检波器偏差情况，桩号9～16为水深大于1.5 m区域检波器的偏差情况。水深0 m～1.5 m区域检波器耦合性较好且被水流冲击偏离原来点位的情况较少，有偏差的检波器总偏差值整体较小；在水深大于1.5 m以上区域，经过潮汐的冲击，大部分检波器偏离了原来的位置，但是偏离的距离比之前有大幅度的减小，提高了放线精度。

表2 实施措施后潮间带施工中排列偏差

4 结论及认识

潮间带的情况与浅海不同，因此该区域的检波器埋置与放线方式不能照搬浅海部分的模式。在浅海放线模式的基础上，充分考虑潮间带水深、潮流冲刷、淤泥层厚度等情况，设计了新放线模式，同时考虑到潮间带淤泥层部分影响检波器的埋置，设计了一种新型的检波器下置杆。对本次的检波器下置杆设计与放线模式总结进行了思考。

首先设计的检波器下置杆虽然可以解决淤泥层厚，检波器下置不到淤泥层底的情况，但是检波器下置杆所选材质略重，不便于长久携带。因此本次试验之后会选择合适的材料，进行下置杆的制作并继续进行相关的测试。其次对于潮间带不同水深的位置，设计了不同放线方式，即水深0 m～1.5 m区域放线模式及水深1.5 m以上区域放线模式。虽然这些模式经试验后较浅海的放线模式有一定的精度提高，但实际实施过程因同时需要利用两种类型的检波器，在信号接收的处理方面仍然需要进行相关实验分析两种检波器接收到信号的相位问题。

经过试验探讨及思索，后续会设计更多新型的辅助工具以及放线模式，同时进行相关实验的分析总结，最终比较优选出最佳方式。