張?zhí)K營(yíng)

（中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司遼河物探處2147地震隊(duì)，遼寧 盤(pán)錦124010）

1 工程物探技術(shù)簡(jiǎn)介

地球物理勘探技術(shù)是發(fā)現(xiàn)油氣藏的“眼睛”，在油氣勘探開(kāi)發(fā)中占有極其重要的地位。近年來(lái)，淺層油氣資源以及常規(guī)油氣資源的發(fā)現(xiàn)難度越來(lái)越大，推動(dòng)全球油氣勘探向復(fù)雜地區(qū)及非常規(guī)油氣資源轉(zhuǎn)變，這對(duì)地球物理勘探技術(shù)的突破提出新的要求。上世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)油氣勘探重點(diǎn)逐步向油氣藏埋藏比較深、地質(zhì)條件更加復(fù)雜的地區(qū)擴(kuò)展。特別是近10年來(lái)，我國(guó)的油氣勘探對(duì)象日趨復(fù)雜，山地、丘陵、沙漠、戈壁、灘海等復(fù)雜地表所占比例逐年增加。以中石油為例，近些年復(fù)雜地表區(qū)年新增石油儲(chǔ)量占總數(shù)比例由50%提高到63%，天然氣的比例由75%提高到91%。

在我國(guó)工程物探主要開(kāi)展的方法有：反射波法、折射波法、面波法、地震映象法、高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法、工程CT（層析成象技術(shù)）、樁基無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、地下管線(xiàn)探測(cè)技術(shù)、工程測(cè)井、聲波探測(cè)和常時(shí)微動(dòng)測(cè)試等。目前我們使用較多的儀器有北京水電物探所生產(chǎn)SWS多波工程勘探儀；武漢巖海生產(chǎn)的樁基檢測(cè)儀，聲波儀，載荷儀；重慶地質(zhì)儀器廠(chǎng)生產(chǎn)的地震儀高密度電法儀等，這些設(shè)備的性能已接近或達(dá)到國(guó)外儀器的水平，為物探技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展鋪設(shè)了道路。

2 工程物探新技術(shù)

2.1 彈性波物探技術(shù)及其發(fā)展

彈性波方法是目前工程與環(huán)境物探技術(shù)的主體，包含地震波、聲波和超聲等方法。彈性波探測(cè)的理論基礎(chǔ)是彈性波的傳播規(guī)律，最基本的規(guī)律是反射、散射、折射定律。以地震波為手段的反射地震、折射地震、散射地震成像、地震面波等方法主要用于場(chǎng)地和線(xiàn)路的工程勘查；以聲波和超聲為手段的反射與透射、聲波散射成像、聲波CT、相控陣成像、超聲導(dǎo)波等技術(shù)主要用于工程檢測(cè)；地震CT和聲波CT主要用于工程病害診斷。TST隧道超前預(yù)報(bào)技術(shù)也是建立在地震散射理論基礎(chǔ)之上的，在云南、重慶、四川隧道超前預(yù)報(bào)與地震邊坡勘查中有很多成功的應(yīng)用。

超聲導(dǎo)波是近年發(fā)展起來(lái)新的超聲檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)的研發(fā)主要起源于美國(guó)和英國(guó)，近幾年發(fā)展很快，漸近成熟，我國(guó)已開(kāi)始引進(jìn)。這些超聲波在結(jié)構(gòu)中傳播遇到缺陷時(shí)形成反射與散射，通過(guò)接收不同模態(tài)的超聲波可檢測(cè)出不同部位的缺陷。

2.2 信標(biāo)差分技術(shù)

在自主差分實(shí)現(xiàn)過(guò)程中, 往往存在著數(shù)據(jù)鏈不連續(xù)、GPS 基站定位受到衛(wèi)星狀態(tài)影響致使差分?jǐn)?shù)據(jù)誤差過(guò)大的問(wèn)題, 從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)定位的偏差過(guò)大。信標(biāo)差分系統(tǒng)的基站采用能夠相互糾正定位誤差的雙套GPS定位系統(tǒng), 克服了單套GPS 定位系統(tǒng)無(wú)法監(jiān)控的問(wèn)題, 避免了錯(cuò)誤信息的產(chǎn)生。使作業(yè)成果更加連續(xù)與完美。

信標(biāo)差分技術(shù)是在無(wú)線(xiàn)電指向標(biāo)(Radio Beacon 簡(jiǎn)稱(chēng)RBN) 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,無(wú)線(xiàn)電指向標(biāo)的設(shè)置主要是發(fā)送用來(lái)導(dǎo)航信號(hào)引導(dǎo)船舶的。在此基礎(chǔ)上結(jié)合國(guó)情, 借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn), 創(chuàng)建了無(wú)線(xiàn)電指向標(biāo)差分GPS定位系統(tǒng), 即利用無(wú)線(xiàn)電指向標(biāo)的強(qiáng)大的無(wú)線(xiàn)電傳送功能, 將GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)與指向標(biāo)系統(tǒng)結(jié)合在一起, 利用RBN/ DGPS臺(tái)在發(fā)射導(dǎo)航無(wú)線(xiàn)電碼的同時(shí), 亦發(fā)射DGPS差分信號(hào)。

2.3 側(cè)掃聲納與雙頻測(cè)深技術(shù)

采用英國(guó)ULTRAELECTRONICS生產(chǎn)的雙頻高分辨率側(cè)掃聲納系統(tǒng),聲源與采集器均固化在一個(gè)探頭內(nèi)。該系統(tǒng)具有圖像校正、自動(dòng)范圍適應(yīng)增益控制,根據(jù)不同的操作條件,選擇適當(dāng)脈沖長(zhǎng)度優(yōu)化聲納成像,對(duì)水底地形、建筑物及沉船等進(jìn)行清晰、直觀(guān)的成像。在施工時(shí),可將側(cè)掃聲納掃描拖曳探頭固定于船側(cè),入水深度3.0m,采用船側(cè)懸掛工作方式,連續(xù)采集自動(dòng)記錄。采用美國(guó)內(nèi)層空間技術(shù)公司INNERSPACEINC.USA生產(chǎn)的449M型雙頻測(cè)深儀。施工時(shí)將雙頻測(cè)深的換能器固定于船側(cè),連續(xù)走航測(cè)試,測(cè)試工作前后均要對(duì)測(cè)深儀器進(jìn)行標(biāo)定。

2.4 信標(biāo)基站分布網(wǎng)絡(luò)

我國(guó)在沿海建立的信標(biāo)差分系統(tǒng)基站,形成一個(gè)探入內(nèi)陸、延伸入海的沿海岸線(xiàn)分布的信號(hào)覆蓋區(qū)域。中國(guó)也在沿海區(qū)域建立了一個(gè)龐大的信標(biāo)DGPS網(wǎng)絡(luò)，遍及中國(guó)沿海的21個(gè)信標(biāo)臺(tái)站都在實(shí)時(shí)地不間斷發(fā)布信標(biāo)信號(hào)，為沿海地區(qū)提供全天候免費(fèi)的信標(biāo)DGPS服務(wù)。這樣，用戶(hù)只要擁有一臺(tái)DGPS數(shù)字信標(biāo)接收機(jī)，就可以在約300～400 km 海域內(nèi)和200～300 km 沿海陸地上接收DGPS信號(hào)，取得高精度的GPS實(shí)時(shí)差分定位結(jié)果。信標(biāo)差分系統(tǒng)基站所發(fā)射的差分改正信號(hào)數(shù)據(jù)格式完全遵循國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn), 任何用戶(hù)在擁有RBN信號(hào)接收設(shè)備后, 保證可以使用該數(shù)據(jù)鏈, 并能夠取得與自主差分相近的成果。

差分?jǐn)?shù)據(jù)輸出協(xié)議: RTCM SC—104標(biāo)準(zhǔn)格式狀態(tài)數(shù)據(jù)輸入?yún)f(xié)議: NMEA 0183 標(biāo)準(zhǔn)格式在差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)進(jìn)行差分作業(yè)的任何用戶(hù), 完全可以采用該信標(biāo)基站發(fā)送的偽距修正數(shù)據(jù)來(lái)修正用戶(hù)自身定位的坐標(biāo)值。

2.5 瞬變電磁方法

瞬變電磁方法原是金屬礦勘查的手段，現(xiàn)在也用于工程與環(huán)境勘查。瞬變電磁方法是一種電磁感應(yīng)方法，其工作原理是通過(guò)供電線(xiàn)圈在地下產(chǎn)生磁場(chǎng)，中斷供電電流時(shí)磁場(chǎng)消失，在介質(zhì)中誘發(fā)感生電流和磁場(chǎng)，從感生場(chǎng)的強(qiáng)度與到達(dá)地面的時(shí)間可獲知介質(zhì)的電導(dǎo)率特征和埋藏深度。瞬變電磁方法用在壩體的滲漏勘查、邊坡含水區(qū)探測(cè)、隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)等工作中有很多較好應(yīng)用實(shí)例。瞬變電磁探測(cè)的深度由幾十米到幾百米，太近的距離探測(cè)比較困難，也就是盲區(qū)比較大，探測(cè)的縱向和橫向方的空間分辨率較低。

3 工程物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

目前國(guó)外高技術(shù)檢測(cè)設(shè)備發(fā)展很快，每年都有新儀器上市。如英國(guó)的電磁感應(yīng)鋼軌檢測(cè)儀、美國(guó)的GEM-5電磁感應(yīng)金屬探測(cè)器，美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)的金屬超聲相控陣掃描儀，俄羅斯的混凝土超聲成像儀。美國(guó)和英國(guó)開(kāi)發(fā)出幾種超聲導(dǎo)波檢測(cè)儀器,用于金屬板材、復(fù)合板材、壓力容器、金屬管道等檢測(cè)，其中英國(guó)的WTI公司的TELEST管道缺陷檢測(cè)儀已進(jìn)入中國(guó)，開(kāi)始實(shí)驗(yàn)石油管道內(nèi)外腐蝕缺陷檢測(cè)。這些設(shè)備的技術(shù)含量很高，以成像技術(shù)為特征，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有類(lèi)似產(chǎn)品。

對(duì)于我國(guó)工程與環(huán)境物探來(lái)講最大的不足在于儀器設(shè)備生產(chǎn)這塊，方法與技術(shù)方面還算比較先進(jìn)。現(xiàn)在的很多設(shè)備都要靠進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)的分辨率達(dá)不到要求，要是我國(guó)能用上的自產(chǎn)的設(shè)備，再加上其技術(shù)，相信工程與環(huán)境物探在中國(guó)會(huì)發(fā)展得更好。我國(guó)物探在工程方面用的還是比較多、比較廣，但在環(huán)境方面稍微有些差，要努力將我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展與物探相結(jié)合。希望中國(guó)工程與環(huán)境物探前景更加美好。

結(jié)語(yǔ)

工程物探是無(wú)損檢測(cè)、間接探測(cè)。在工作中，我們要充分考慮到巖土體的不均勻性、不可視性、被測(cè)物體分布的復(fù)雜性以及測(cè)試資料的多解性。要本著從已知到未知的原則,用已知資料解釋未知資料，未知資料經(jīng)驗(yàn)證后成為新的已知,如此往復(fù),積累經(jīng)驗(yàn),不斷提高。只要我們物探工作者長(zhǎng)期努力探索，實(shí)踐下去物探技術(shù)會(huì)在更多的領(lǐng)域占有一席之地。

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