李海江 賀津波 劉建華 李家華

摘要：在沙漠區(qū)地震勘探中，檢波器的埋置質(zhì)量直接影響采集效果。隨著地震勘探向縱深開展，對(duì)沙漠區(qū)檢波器埋置的要求越來越高。本文分類分析了現(xiàn)階段沙漠區(qū)檢波器埋置工具的原理特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：沙漠區(qū);地震勘探;檢波器埋置

1 ?前言

在沙漠區(qū)地震勘探中，檢波器的埋置效率影響到勘探進(jìn)程，檢波器埋置深度影響到檢波器與大地的耦合性和抗干擾能力，最終影響到地質(zhì)剖面質(zhì)量。由于沙漠區(qū)的氣候特點(diǎn)，年蒸發(fā)量大于降雨量，除河道及低洼區(qū)域，絕大部分地表干燥，加之沙粒細(xì)化，流動(dòng)性好，使得在沙漠中埋置檢波器有區(qū)別于其它區(qū)域的方法和要求。經(jīng)多年的實(shí)踐探索，出現(xiàn)了多種針對(duì)沙漠地形的檢波器埋置工具。

2 ?沙漠區(qū)檢波器埋置工具分類

綜合分析各類沙漠區(qū)檢波器埋置工具，根據(jù)主要方法原理，可分為四種類型，分別是直接挖掘工具、套管防護(hù)挖掘工具、直接插置工具以及通過改善地層成孔的工具。

3 ?直接挖掘工具

直接挖掘工具以鐵鍬為主，主要特點(diǎn)是工具易得、可用于各種松軟地形。在流動(dòng)性的沙漠中，挖掘出的檢波器坑呈圓錐狀，流動(dòng)性越好的沙漠區(qū)挖出的檢波器坑底部角度越大。文中用坑底角度代表沙漠的流動(dòng)性，根據(jù)圓錐體積公式，分別計(jì)算坑底角度為60°、90°和120°的沙土挖掘量隨挖掘深度的變化，如圖1所示。可見隨著挖掘深度的增加，沙土挖掘量呈指數(shù)級(jí)增長，流動(dòng)性越好的沙漠沙土挖掘量增長越迅猛。在實(shí)踐中，沙漠區(qū)檢波器埋置深度的要求已開始從2dm增加到3dm，所需挖掘的檢波器坑更深，導(dǎo)致埋置效率不足以往一半。

4 ?套管防護(hù)挖掘工具

這類工具的普遍特點(diǎn)是有一個(gè)外套管，用來防止坑壁沙土流下填埋掉新挖出的坑，同時(shí)使用配套的挖掘方法將套管內(nèi)的沙土挖出。防護(hù)套管主要分兩種，一種是可開合的，一種是不可開合的。

4.1 ?可開合套管防護(hù)挖掘工具

可開合的套管在平行于套管軸線的外壁上設(shè)置有合頁、擋板或其它能防止套管外部的沙土進(jìn)入套管內(nèi)部的裝置。常見的有兩片合頁式外套管和套管側(cè)開口加擋板的形式。為了攜帶方便，套管外壁厚度需要受到控制，導(dǎo)致合頁式外套管容易變形，難以形成正圓。這種情況，限制了挖掘工具的使用，適合從套管內(nèi)部取出沙土的工具主要是挖沙勺。套管側(cè)開口加擋板的方法，需要外套管有一定的壁厚來防止變形，質(zhì)量偏大。由于不易變形，能用旋轉(zhuǎn)挖掘工具挖出或擠出內(nèi)部沙土，這就為效率的提高提供了可能。可開合套管埋置工具埋置深度較大，而效率隨挖掘內(nèi)部沙土方式的不同差異較大。

4.2 ?不可開合的套管防護(hù)挖掘工具

不可開合的套管能用較薄的壁厚滿足不變形的使用要求。在使用時(shí)，需要先把檢波器的線纜放到檢波器底部，下壓套管時(shí)帶線下行，然后用手掏空套管內(nèi)部沙土，插置檢波器，最后拔下外套管完成埋置工作。這種工具能有效的防止坑壁滑塌、制作簡(jiǎn)單成本低，埋置深度在20cm以內(nèi)，效率能提高60%。

5 ?直接插置工具

直接插置工具利用了沙漠底層松軟的特點(diǎn)，對(duì)檢波器施加外力，使檢波器埋置達(dá)到預(yù)定深度。直接插置工具的種類較多，先后出現(xiàn)了腳踏式、重錘沖擊式、震動(dòng)式、直接壓入式、載體置入式等。

5.1 ?腳踏式工具

腳踏式工具的底部直接與檢波器頂部配合，體重通過工具傳至檢波器，使檢波器突破沙層下行。由于人的體重不同，檢波器直徑不同，沙層抗剪切能力也不同，導(dǎo)致使用腳踏式埋置工具埋置深度變化較大。在松散的背風(fēng)面，埋置深度達(dá)20至30cm，而在質(zhì)地稍硬的迎風(fēng)面無法埋置，應(yīng)用范圍受到了很大的限制。

5.2 ?重錘沖擊式工具

重錘沖擊式改變了用人的體重壓入檢波器的埋置方式，在與檢波器頂部同軸的工具上安裝了空心滑動(dòng)重塊。在使用時(shí)通過人力加速滑動(dòng)塊，下行的動(dòng)能帶動(dòng)檢波器下行。重錘沖擊的方式比腳踏式工具埋置深度大，但檢波器也受到了沖擊的影響，影響檢波器的靈敏性。

5.3 ?震動(dòng)式工具

震動(dòng)式工具主要使用電錘的震動(dòng)功能，向下震擊檢波器。這屬于重錘沖擊的改良，提高了埋置的效率。但主要缺點(diǎn)和重錘沖擊式工具類似。

5.4 ?直接壓入式工具

直接壓入式工具使用工程機(jī)械液壓支腿的壓力下壓檢波器。優(yōu)點(diǎn)是可以控制埋置深度，耦合性較好，特別是對(duì)檢波器沒有震動(dòng)影響。缺點(diǎn)是遇較硬沙層時(shí)，容易壓壞檢波器，并且經(jīng)濟(jì)性不好。

5.5 ?載體置入式工具

為了保護(hù)檢波器，提出了載體置入埋置的概念。主要方法是將檢波器置于密閉載體中，在埋置時(shí)，載體承受各種附加外力，到達(dá)埋置深度后，將檢波器釋放出來，完成檢波器的埋置。載體埋置的主要問題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

6 ?改善地層成孔工具

由于沙漠的流動(dòng)性給檢波器的埋置工作帶來了重重困難，改善地形的初衷就是防止坑壁坍塌。根據(jù)沙層含水量的多少，出現(xiàn)兩種改善地層結(jié)構(gòu)的方法。撫平加固孔壁法和注水固沙法。

6.1 ?撫平加固法

使用撫平加固法的前提是挖掘區(qū)為濕潤的沙層，含水量過多過少都不適合。在挖坑的時(shí)候，使外筒旋轉(zhuǎn)，在壓力作用下使外壁平整并得到強(qiáng)化。在取出外筒后得到一個(gè)內(nèi)壁相對(duì)光滑不易坍塌的坑洞，給檢波器的埋置爭(zhēng)取時(shí)間和空間，進(jìn)而提高埋置效率。

6.2 ?注水固沙法

通過在干燥沙層中加入適量的水，可以避免沙土流動(dòng)造成的垮塌。典型的注水固沙方法，除了用水來固沙，同時(shí)也對(duì)水進(jìn)行加壓，使高壓水成為鉆孔的動(dòng)力，成孔后置入檢波器。高壓水埋置檢波器成孔僅需十幾秒，效率非常高。由于需要水罐車的隨時(shí)保障、同時(shí)冬季施工回收檢波器難度大、使這種工具在具有復(fù)雜地形的沙漠中規(guī)?；瘧?yīng)用受到了限制。

7 ?結(jié)束語

由于工具的研究現(xiàn)狀，鐵鍬在松軟地層中仍然發(fā)揮了難以替代的優(yōu)勢(shì)，但在深度要求較高的流沙區(qū)檢波器埋置中已凸顯鐵鍬的不足，而其他工具還不能規(guī)?；瘧?yīng)用來替代鐵鍬。在以后的研究中需要針對(duì)性的研究檢波器在流沙區(qū)的深埋方法，研制出既能提高勞動(dòng)效率、又能降低勞動(dòng)強(qiáng)度的工具。

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