[发明专利]以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像系统，包括设置在地表的地震检波器（1）和地震信号触发器（5），与地震检波器（1）和地震信号触发器（5）连接的地震记录仪（6）；其特征在于：该系统还包括潜孔锤钻机（2）以及与潜孔锤钻机连接用于钻孔的钻杆（3）和连接在钻杆（3）端部的潜孔锤锤头（4）。

2.根据权利要求1所述的以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像系统，其特征在于：钻杆（3）和潜孔锤锤头（4）在勘察区域的中心处钻孔，地震检波器（1）以钻孔为中心，成排地布置，形成多条测线。

3.根据权利要求1所述的以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像系统，其特征在于：地震信号触发器（5）设置在钻孔周围半径1m的范围内。

4.一种以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S₁、随潜孔锤钻进获取地震信号数据

以潜孔锤锤头为震源，地面接收地震信号，随着潜孔锤的向下钻进，采集不同深度震源激发信号，最后形成不同深度震源激发下的地震信号数据；

S₂、构建场地弹性波速度模型

依据潜孔锤取芯结果，分析层位深度，判断不同层位的弹性波速度，进而建立场地内的弹性波速度模型；

S₃、对地震信号数据进行反演

在S₂中的弹性波速度模型基础上对S₁中采集的地震信号数据进行反演，获取场地弹性波速度分布情况；

S₄、输出场地弹性波速度分布图像

依据S₃中场地弹性波速度分布数据进行场地弹性波速度图像的绘制，添加工程、位置、高程等工程信息；

S₅、依据弹性波速度图像进行场地评价

依据S₄中生成的弹性波速度分布图像进行地质分层以及场地评价工作。

5.根据权利要求4所述的以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像方法，其特征在于，随潜孔锤钻进获取地震信号数据步骤的具体实现方法为：

S₁₁、潜孔锤机具安装，开始钻孔

在选定场地之后，进行潜孔锤钻机、钻杆及潜孔锤锤头的安装，开始进行钻孔工作；

S₁₂、孔口地震信号触发器埋设

在钻孔孔口周围1m范围内埋设地震信号触发器，以提示地震记录仪何时开始接收地震信号；

S₁₃、孔周围地震检波器布设

在钻孔周围成排地布设地震检波器，形成多条测线；

S₁₄、将地震记录仪与地震检波器、地震信号触发器连接；

S₁₅、随潜孔锤钻进采集地震信号

随着潜孔锤的钻进，利用地震信号触发器计时，利用地震记录仪采集地震信号；

S₁₆、依据地震信号形成初至时间数据文件

依据S₁₅中采集的地震信号读取初至时间，最终形成初至时间数据文件。

6.根据权利要求4所述的以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像方法，其特征在于，构建场地弹性波速度模型步骤的具体实现方法为：

将勘察区域的地下介质离散成一系列矩形单元，矩形单元的弹性波速度通过节点速度值的双线性插值函数来描述，节点速度值依据潜孔锤取芯情况确定及反演自动修正。

7.根据权利要求4所述的以潜孔锤锤头为震源的井地地震成像方法，其特征在于，对地震信号数据进行反演步骤的具体实现方法为：

（1）基于S₂中构建的弹性波速度模型，进行正演计算，计算射线路径和旅行时                                                ；

（2）利用S₁₆中的初至时间数据和上一步计算的旅行时建立旅行时反演方程组，其中，是介质弹性波速度的修正量，为拾取的旅行时与计算的旅行时之差，为雅可比矩阵，其元素为一条射线的旅行时对某个网格节点速度的偏导数；

（3）之后该旅行时反演方程，并判断是否收敛，如收敛则进入S₄，输出场地弹性波速度分布，如不收敛，则进入S₂修正速度模型，然后再次反演计算，直至满足条件。