山地井中激發(fā)微測井方法的研究與應(yīng)用

張海鷹　楊大為（吉林省煤田地質(zhì)物探公司）

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山地井中激發(fā)微測井方法的研究與應(yīng)用

張海鷹楊大為
（吉林省煤田地質(zhì)物探公司）

摘要山地地震勘查的表層調(diào)查工作非常重要，其準(zhǔn)確性影響到井深設(shè)計(jì)的合理性和靜校正結(jié)果的正確性，進(jìn)而關(guān)系到地震剖面的質(zhì)量，因此應(yīng)使用準(zhǔn)確性更高的井中激發(fā)、地面接收的微測井方法。通過興城地質(zhì)走廊帶二維地震勘查的施工實(shí)例，分析了山地微測井生產(chǎn)的技術(shù)難點(diǎn)，研究和總結(jié)了一系列可行性和可操作性較高的方法和措施，從實(shí)際結(jié)果來看效果良好并可廣泛運(yùn)用和推廣。圖5參2

關(guān)鍵詞井中激發(fā)微測井山地井壁保護(hù)水中激發(fā)

0　前言

山地的地表起伏和表層結(jié)構(gòu)變化都很大，使關(guān)系到地震資料處理效果的靜校正問題非常突出，因此表層結(jié)構(gòu)調(diào)查工作的重要性毋庸置疑，同時(shí)精確的調(diào)查結(jié)果還能為井深設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)。

目前比較主流的山地表層調(diào)查方法是按照常規(guī)密度采用小折射方法中的相遇觀測法或追逐放炮觀測法，只是在測線交點(diǎn)處使用微測井方法進(jìn)行驗(yàn)證。但小折射方法適宜在整個(gè)排列高差小于2 m的情況下進(jìn)行，山區(qū)明顯不存在這樣的客觀條件，同時(shí)這種作法還會(huì)造成準(zhǔn)確性更高的微測井調(diào)查點(diǎn)密度過低，使表層調(diào)查結(jié)果難以得到保證。

因此山地地震勘查的表層調(diào)查應(yīng)使用微測井方法，而其中又以井中激發(fā)、地面接收的方法效果更佳。但這種方法在山地地表中又將面臨許多技術(shù)難點(diǎn)，本文即是以興城地質(zhì)走廊帶（測區(qū)位于山區(qū)，地表起伏很大）二維地震勘查為例，針對(duì)山地微測井方法的技術(shù)難點(diǎn)，進(jìn)行了系統(tǒng)的探討和分析，研究并總結(jié)了一系列相應(yīng)的可行性和可操作性很高的方法和措施，并最終取得了滿意的效果。

1　針對(duì)微測井技術(shù)難點(diǎn)的對(duì)策

山地地區(qū)使用井中激發(fā)、地面接收的微測井施工方法的最大瓶頸是高昂的鉆井成本，尤其是巖石堅(jiān)硬的工區(qū)，成井成本動(dòng)輒一口數(shù)千元。為解決此問題可以考慮微測井借用地震采集的炮井，一井兩用，微測井施工后立即下藥作為后續(xù)的大炮使用以解決成本難題，但隨之而來又將面對(duì)許多技術(shù)難題。

1.1如何實(shí)現(xiàn)對(duì)井壁的保護(hù)

井中激發(fā)微測井的施工方式可能對(duì)井壁造成一定程度的破壞，造成碎石脫落，這樣會(huì)造成微測井后測井電纜拔不出來使后續(xù)的下藥工作不能完成而產(chǎn)生廢井，那么做微測井時(shí)如何保護(hù)井壁成為后續(xù)下藥能否順利完成的首要難題！

針對(duì)此難題，首先不使用炸藥而是使用破壞力較弱的雷管在注水的井中每隔一定間隔（0.25～1 m）逐一激發(fā)，這樣可以對(duì)井壁做到最大程度的保護(hù)。

但與此同時(shí)又帶來新的難題：山地條件下大多數(shù)井中無水，勢必要進(jìn)行注水，而注水時(shí)沖擊井壁可能沖落井壁上的碎石造成其掉落井中卡住測井電纜，即使注水不能沖落井壁碎石也易使其松動(dòng)，這樣雷管激發(fā)后（尤其是井的上部每隔0.25 m或0.5 m激發(fā)）碎石掉落的可能性仍然很大。針對(duì)此問題，可以自制注水鐵管以防止往井中注水時(shí)沖擊掉井壁上碎石，具體方法如圖1所示，制作簡易，一個(gè)5 m長左右的空心鐵管，管頭能夠卡在井口，上面使用類似水瓢的工具與管口相接，其理念就是盡量使上部數(shù)米井壁的部分避免受到注水沖擊，同時(shí)在激發(fā)前注水時(shí)向井中倒入適量膨潤土以起到保護(hù)井壁的作用，而在遇到井況不佳時(shí)，現(xiàn)場適當(dāng)微調(diào)微測井點(diǎn)位選擇井況較好的井以防止廢井。

還需注意的是微測井電纜不能下到絕對(duì)井底，應(yīng)留出小段距離防止可能掉落的碎石將電纜卡在井底而不能拔出造成后續(xù)下藥環(huán)節(jié)的失敗而產(chǎn)生廢井，這樣在鉆井環(huán)節(jié)就要考慮為炮井（需要做微測井的）深度留出余量。

圖1　用于防止注水時(shí)沖擊井壁的自制注水鐵管示意圖

1.2如何保證富含水的激發(fā)環(huán)境

在不悶井的條件下，無水激發(fā)的藕合條件較差，會(huì)造成激發(fā)能量弱、頻率低，但不會(huì)改變初至?xí)r間。從同一口微測井無水和注水激發(fā)兩種方式的炮集記錄對(duì)比結(jié)果中可以得到證明（圖2）。因此井中微測井的富含水激發(fā)環(huán)境非常必要，在雷管激發(fā)的同時(shí)又能盡可能地保護(hù)井壁。但山區(qū)潛水面較深導(dǎo)致多數(shù)井中無水，這樣如何保證激發(fā)在富含水環(huán)境中進(jìn)行？

圖2　同一口微測井無水和注水激發(fā)炮集記錄對(duì)比圖

解決此問題需要投入足夠的人力和物力，設(shè)備方面應(yīng)配備水車、水泵、水桶等工具并儲(chǔ)備足夠的水，人力方面則配備足夠的挑水人員以確保微測井水源的供應(yīng)，因?yàn)樵谏降厥┕?，許多地方車輛不能靠近需要人背肩扛手抬將水運(yùn)到微測井點(diǎn)位。

與此同時(shí)，微測井點(diǎn)位的選擇也應(yīng)在保證均勻性的前提下考慮到取水的方便性?？梢允褂肎oogle Earth、地形圖等工具提前適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)位，盡量選擇離道路或水源近的井位進(jìn)行微測井以保證供水便利。以圖3為例，通過在地形圖上提前選取，合理選擇離道路只有80 m的井位離原設(shè)計(jì)井位也只有0.2 km的距離（設(shè)計(jì)密度1個(gè)/2 km），既方便運(yùn)水也沒有影響微測井點(diǎn)的均勻和密度。

圖3　Google Earth地形圖上微測井點(diǎn)位的分布

2　應(yīng)用效果分析

采用上文提到的微測井施工方法，最終在興城地質(zhì)走廊帶二維地震勘查中完成微測井59口，密度達(dá)到了1個(gè)/2 km。由于山地地表微測井工作的客觀條件實(shí)在非常困難，此密度在國內(nèi)也非常少見，無論數(shù)量和質(zhì)量都達(dá)到了很高的水準(zhǔn)。

從微測井點(diǎn)位的分布和高速層速度分布平面圖（圖4），可以看出微測井點(diǎn)位間距分布比較均勻但也并非嚴(yán)格的1個(gè)/2 km，這是在不影響后續(xù)解釋前提下的適當(dāng)調(diào)整以方便施工過程中的取水、運(yùn)水和搬水。

圖4　微測井點(diǎn)位分布和高速層速度分布平面圖

從采集到的微測井炮集記錄（圖5）來看初至干脆清晰并且初至前噪聲非常弱，解釋點(diǎn)易拾取并且解釋結(jié)果（圖5）非常合理，能夠與巖性錄井的解釋層位一一對(duì)應(yīng)。這說明這些方法和措施是非常有效的，既沒有影響到這些井作為炮井的使用，也保證了微測井和后續(xù)大炮資料的質(zhì)量，達(dá)到了平衡鉆井成本和微測井質(zhì)量的目的，取得了兩全效果。

圖5　微測井炮集記錄和時(shí)深解釋結(jié)果

3　結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）山地微測井施工可以借用地震采集的炮井,在測井結(jié)束后立即下藥，即可降低鉆井成本，增加微測井分布密度。

（2）山地井中微測井施工必須使用雷管在富含水環(huán)境中激發(fā)，井中缺水是首先需要解決的難題，應(yīng)充分調(diào)動(dòng)相應(yīng)的人力并配備必要的取水運(yùn)水設(shè)備以確保水源的充分。

（3）井中注水的過程中需要對(duì)井壁充分保護(hù)以防止碎石掉入井中造成后續(xù)下藥環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，本文給出的幾種解決措施的可操作性和效果都很好。

（4）山地微測井施工點(diǎn)位的選擇不宜教條化，應(yīng)與Google Earth軟件及地形圖充分結(jié)合，在保證密度的前提下可適當(dāng)調(diào)整調(diào)查點(diǎn)間距以方便取水、運(yùn)水和搬運(yùn)。

（5）本文提出的山地微測井施工難點(diǎn)和對(duì)策都是在興城測區(qū)實(shí)際施工中總結(jié)和應(yīng)用的，其可操作性高，取得的效果良好，可在未來山地地震勘查中廣泛推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

1李明海.地面微測井在山地表層結(jié)構(gòu)調(diào)查中的應(yīng)用[J].勘查地球物理進(jìn)展, 2008,31（5）:378-382.

2陸基孟.地震勘探原理[M].東營：石油大學(xué)出版社,1993.

（修改回稿日期2015-11-12編輯陳玲）

作者簡介張海鷹，男，1961年出生，高級(jí)工程師；主要從事二、三地震數(shù)據(jù)采集。地址：(130031)吉林省煤田地質(zhì)物探公司。電話：13604300363。E-mail：190664791@ qq.com