浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置及方法，浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置包括铠装光缆、地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号、分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统；先用小型挖沟机沿炮线挖出一条过所有炮点的几十公分深的连续浅沟；浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的方法，包括以下步骤：S1：对每个炮井位置采集的炮井中的井中地震数据进行处理；解决了以往无法准确的测量和计算地下浅部地层的地震波速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数问题。

Device and Method for Measuring and Calculating Two-Dimensional or Three-Dimensional Elastic Parameters of Shallow Strata

【技术实现步骤摘要】
浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置及方法
本专利技术涉及地球物理勘探
，特别是涉及浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置及方法。
技术介绍
地震波seismicwave是由地震震源向四处传播的振动，指从震源产生向四周辐射的弹性波。按传播方式可分为纵波P波、横波S波纵波和横波均属于体波和面波L波三种类型。地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。地震波的传播速度都因传播介质不同而有差异，通常与岩石类型、围限压力、岩石结构以及其他地质因素有关。地震勘探是指人工激发所引起的弹性波利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析人工地震产生的地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是地球物理勘探中最重要、解决油气勘探问题最有效的一种方法。它是钻探前勘测石油与天然气资源的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。地震勘探则是利用人工的方法引起地壳振动如雷管或炸药爆炸、重锤下落或敲击、可控震源振动，再用精密仪器按一定的观测方式记录爆炸后地面上各接收点的振动信息，利用对原始记录信息经一系列加工处理后得到的成果资料推断地下地质构造的特点。在地表以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，在地表或井中用检波器接收这种地震波。收到的地震波信号与震源特性、检波点的位置、地震波经过的地下岩层的性质和结构有关。通过对地震波记录进行处理和解释，可以推断地下岩层的性质和形态。在对地震勘探所获取的地震数据进行处理和解释的过程中，计算出各种地震波在地层中传播的速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数是必须和非常重要的步骤之一。由于地下浅部地层的介质大多由泥土、砂粒、砾石、风化破碎的岩石、出露的地下深处的各种岩石、地下溶洞和戈壁滩等构成，他们具有非常强的非均质性，其速度和弹性或粘弹性参数变化范围大，各向异性强，严重影响地震勘探数据的质量。如果不能准确的获取地下浅部地层的地震波速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数，则会非常不利于或者无法进行后续的地震数据的处理和解释。因此，准确的测量和计算地下浅部地层的地震波速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数，是进行地震勘探数据处理解释的首要任务之一。现有技术一，通常地震波速度的测量方法包括声波测井或井中地震勘探方法的直接测量法和地面地震勘探的间接测量法。在目前的陆地地震勘探作业中，主要采用的是在地震数据采集的工区内打浅井进行单井或双井微测井作业来直接测量从地表到浅井井底的地震波速度，或者用已有的垂直地震剖面VSP数据求取从井口到井底的地层的地震波速度。微测井或VSP作业是在浅井里放置一个或数个检波器，在井口附近进行震源激发，然后利用井下的检波器记录地面震源的信号到达井下检波器的时间走时，最后根据地面震源到检波器的距离即井下检波器的深度值和记录到的地震波的走时来计算浅层的地震波速度。根据井下实测的浅层的地震波速度，建立浅层的地震波速度模型，用于对地面地震资料进行静校正处理和后续的地面地震数据处理和成像。现有技术一的缺点，第一，微测井的井间距非常大，通常可达数百米到1公里，对于地下浅层变化剧烈的横向地震波速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数，大井间距的微测井所测量的稀疏浅层地震波速度远远无法满足建立精细准确的浅层速度模型的需要；第二、微测井作业时是在浅井里放置一个或数个检波器来测量浅层的地震波速度。由于放到浅井里的检波器要在不同的浅井里重复使用，不可能把浅井里面布设的检波器埋在井下以保证井下检波器与地层的良好耦合，这种不完全或不好的耦合会给浅井里地震波速度的测量精度带来很大的误差和错误；第三、由于微测井的地面震源只是在井口附近激发，微测井方法测量的只是从井口到井底的浅层地震波的垂直速度。由于地下浅层的介质的强纵向和横向非均匀性，浅层的地震波速度会存在各向异性，即地层的地震波垂直速度与水平速度会有明显的差异，而这一明显的差异无法通过微测井技术得到解决。现有技术二，如果没有微测井或VSP数据，则一般利用地面地震仪器记录的面波数据来反演浅层的地震波速度，或者用地面地震仪器记录的折射波或反射波的走时来计算或反演浅层的地震波速度。根据反演计算求取的浅层的地震波速度，建立浅层的地震波速度模型，用于对地面地震资料进行静校正处理和后续的地面地震数据处理和成像。现有技术二的缺点，第一、由于折射地震测量的是地面激发的震源信号地震波从地表下行到达地下的波阻抗界面比如浅地表和基岩的分界面后沿波阻抗界面滑行折射，然后上行反射回到地面的检波器的走时。如果我们知道地下介质的地震波速度和基岩或波阻抗界面的速度，我们可以根据测量到的折射波走时准确的计算出基岩或波阻抗界面的埋深。由于我们既不知道地下介质的地震波速度和基岩或波阻抗界面的速度，也不知道基岩或波阻抗界面的埋深，我们通过折射地震波的走时计算出来的地下介质的速度就会有多解性或非唯一性，使我们难以获得地下浅层介质的准确地震波速度；第二、由于反射地震测量的是地面激发的震源信号地震波从地表下行到达地下的波阻抗界面比如浅地表和基岩的分界面后上行反射回到地面的检波器的走时。如果我们知道地下介质的地震波速度，我们可以根据测量到的反射波走时双程时准确的计算出基岩或波阻抗界面的埋深。由于我们既不知道地下介质的地震波速度，也不知道基岩或波阻抗界面的埋深，我们通过反射地震波的走时计算出来的地下介质的速度就会有多解性或非唯一性，使我们难以获得地下浅层介质的准确地震波速度。比如说对于同一反射波走时，浅层介质的速度慢，基岩或波阻抗界面的埋深就浅；如果浅层介质的速度块，对于同一反射波走时，基岩或波阻抗界面的埋深就深。这就是通过反射地震波的走时计算出来的地下介质的速度存在的多解性或非唯一性。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置及方法，解决了以往无法准确的测量和计算地下浅部地层的地震波速度和地下介质地层或岩层的弹性或粘弹性参数问题。本专利技术采用的技术方案是：浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，包括铠装光缆、地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号、分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统；先用小型挖沟机沿炮线挖出一条过所有炮点的几十公分深的连续浅沟，使用小型钻机在炮点位置上打延伸到基岩面的几米到几十米甚至上百米的炮井，在沿炮线的浅沟里和炮井里布设连续螺旋形绕制的铠装光缆，炮井里面布设的铠装光缆随炮线一起放到井底后又打折180度掉头回到井口，然后继续沿炮线的浅沟里布设并延伸到下一口炮井；铠装光缆布设完后，回填浅沟和炮井边的泥沙，将布设在浅沟和炮井里面的铠装光缆压实埋置好；把铠装光缆的尾端连接到分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统的输入端；在二维或三维地震勘探开始放炮作业之前，用重锤、雷管、小剂量炸药包或可控震源分别在地面上均匀布设的震源点和每口炮井附近的地面上进行激发，连接铠装光缆尾端的分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统则同步记录在地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，其特征在于，包括铠装光缆(2)、地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号(3)、分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)；先用小型挖沟机沿炮线挖出一条过所有炮点的几十公分深的连续浅沟，使用小型钻机在炮点位置上打延伸到基岩面的几米到几十米甚至上百米的炮井，在沿炮线的浅沟里和炮井里布设连续螺旋形绕制的铠装光缆(2)，炮井里面布设的铠装光缆(2)随炮线一起放到井底后又打折180度掉头回到井口，然后继续沿炮线的浅沟里布设并延伸到下一口炮井；铠装光缆(2)布设完后，回填浅沟和炮井边的泥沙，将布设在浅沟和炮井里面的铠装光缆(2)压实埋置好；把铠装光缆(2)的尾端连接到分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)的输入端；在二维或三维地震勘探开始放炮作业之前，用重锤、雷管、小剂量炸药包或可控震源分别在地面上均匀布设的震源点和每口炮井附近的地面上进行激发，连接铠装光缆(2)尾端的分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)则同步记录在地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号(3)。

【技术特征摘要】
1.浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，其特征在于，包括铠装光缆(2)、地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号(3)、分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)；先用小型挖沟机沿炮线挖出一条过所有炮点的几十公分深的连续浅沟，使用小型钻机在炮点位置上打延伸到基岩面的几米到几十米甚至上百米的炮井，在沿炮线的浅沟里和炮井里布设连续螺旋形绕制的铠装光缆(2)，炮井里面布设的铠装光缆(2)随炮线一起放到井底后又打折180度掉头回到井口，然后继续沿炮线的浅沟里布设并延伸到下一口炮井；铠装光缆(2)布设完后，回填浅沟和炮井边的泥沙，将布设在浅沟和炮井里面的铠装光缆(2)压实埋置好；把铠装光缆(2)的尾端连接到分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)的输入端；在二维或三维地震勘探开始放炮作业之前，用重锤、雷管、小剂量炸药包或可控震源分别在地面上均匀布设的震源点和每口炮井附近的地面上进行激发，连接铠装光缆(2)尾端的分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)则同步记录在地面上均匀和在炮井井口附近布设的震源信号(3)。2.根据权利要求1所述的浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，其特征在于，所述铠装光缆(2)为埋置在地面以下和所有炮井里面的连续螺旋形绕制的铠装光缆。3.根据权利要求1所述的浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，其特征在于，所述分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)为连接铠装光缆的分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统。4.根据权利要求1所述的浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的装置，其特征在于，所述分布式光纤声波传感DAS调制解调仪器系统(4)的主控装置为计算机。5.浅部地层二维或三维弹性参数测量和计算的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对每个炮井位置采集的炮井中的井中地震数据进行处理；S2：根据从震源点井口到达每个沿炮井埋设的光纤震动信号检测点的直达波走时和已知的检测点的深度，计算出从地面到达炮井下每个已知深度的检测点的地震波平均垂直速度；S3：根据每两个检测点之间的直达波走时差和它们之间的间距，计算出两个检测点之间的层速度；S4：如果数据处理人员拾取的是直达纵波的走时，计算出的就是纵波的平均垂直速度和纵波的层速度；S5：如果拾取的是直...

【专利技术属性】
技术研发人员：余刚，陈沅忠，吴俊军，王熙明，夏淑君，
申请(专利权)人：中油奥博成都科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51