图2-4 台湾产四合一海底地震仪
图2-5 正在海上作业中的气枪源
- 10 -
2、OBS应用原理
地震波的传播路径: 直达波路径 透射波路径 反射波路径 折射波路径
地震勘探的基本方法: 折射波法(Refraction) 反射波法(Reflection) 透射波法(Transmission)
OBS 最常用的作业方式和应用之一即是OBS 广角地震调查。OBS 广角折射/反射(Wide Aperture Reflection and Refraction Profiling, 简称WARRP)的地震调查方法,是研究边缘海和大洋深部结构的最有效手段之一,较多道地震等常规地震其具十分鲜明的特点。
图2-6 在弯曲界面上的反射和透射
- 11 -
图2-7 在多层介质中,一个基本反射的射线
图2-8 OBS剖面海上探测示意图
- 12 -
折射波与反射波相比,其主要差别在于:
(1)折射波有一个盲区,而盲区的大小取决于界面的埋藏深度,因此,在地震勘探中要观测到折射波,炮检距应该大于折射波盲区;
(2)折射波法通常只能研究其速度大于上面所有各层波速的地层,在实际的地层剖面中,往往只有某些层能满足这个条件,因此折射层的数目要比反射层数目少得多,这点也正是目前石油地震勘探中广泛使用反射波法的原因之一; (3)如果地层剖面中存在速度很高的厚层,就不能使用折射波法研究更深处的低速地层,这种现象称为“屏蔽效应”。如果高速层厚度小于地震波的波长,则实际上并不发生屏蔽作用。
图2-9发射波法地震勘探方法原理
3、OBS工作流程
OBS调查工作大体包括测线设计;OBS参数设置,部件组装,密封,投放和回收;后续的数据处理、建模和反演计算等三大部分。
3.1海上作业前
每个OBS被投放前,必须彻底检查仪器以确保所有连接是正确的,然后设置好仪器参数,主要是工作起始时间、结束时间、频率、采样间隔、水平分量的方向和记录通道编号。随后密封玻璃球并将其放置在甲板上,对仪器每隔半个小时进行一次气压和电压(燃烧线与负极之间)检查。在投放前给每台OBS装上镇重锚,插上小旗子,固定深海水听器、回收信号发射天线及燃烧线,并再次对声学释放器进行检查。当船接近预定位置时(100m),用绞车、撑竿使OBS缓慢下降到水面上并保持空中稳定姿态,在预定投放点(5m)被松开,投放时船速最好不
- 13 -
要超过1kn,以使OBS垂直自由沉降到海底。
在航次探测中,我们遵循如下步骤:首先在预定的测线投放点依次放下OBS,开出测线外一个台站的距离,沿测线返回,在测线外一个台站距离处以固定的间隔 (200m ) 激发气枪开始放炮(枪阵总容量84.55725L)。最后,沿测线回收OBS,这样就得到一条完整的人工地震剖面。
3.2数据采集
由于海底表面地形恶劣,为了防止丢失仪器,一般利用高精度测海学数据装置选择工区内的平坦位置布设 OBS。OBS 可以单个使用,也可以多个 OBS 联合使用,根据地震勘测目的不同可以设计不同的 OBS 排列。一般 OBS 可以布设到几千米深的海底,并且在采用多个 OBS 联合采集数据时,OBS 之间的间距一般为几米到几十千米,根据勘测目的而定。野外采集,即可以是单道多炮,也可以是单炮多道(如图 2-10)。
图 2-10 数据采集方式
由于 OBS 采集数据的高信噪比,和 OBS 位置固定的优点,OBS 震源一般采用排列式空气枪震源,炮点间距一般为 100-400 米,在实际测量中以船的行速计算,所以激发间隔时间一般为几十秒。虽然空气枪震源能量相对炸药震源能量来说小的多,但是由于震源信号的高度一直性,且信号源间隔很小,所以在远偏移距的位置上仍能够分辨微弱的信号。海上测量时,OBS 沿测线按一定间隔投放布设,激发船从测线一端开始,沿测线激发,激发间隔为几十秒。由于可以进行广角反射波勘测,一般情况下炮点线的长度相对 OBS 间距长很多。图 2-11 展示的是某一工区测线布置,野外工作,和地震波在地下传播的几何图,该工区布设了四
- 14 -