地震勘探震源炮孔的封堵方法
2023-06-25 09:41:56 1
專利名稱：地震勘探震源炮孔的封堵方法
技術領域：
本發明屬於地震勘探技術領域，具體涉及地震勘探震源炮孔的封堵方法。
背景技術：
地震勘探是地球物理勘探的一種方法，它依據的是巖石的彈性。地震勘探採用人工的方 法在巖石中激發彈性波(地震波)，沿測線的不同位置用地震勘探儀器檢測大地的震動；把 檢測數據以數字形式記錄存儲，通過計算機處理來提取有意義的信息；最終以地質解釋的形 式顯示其勘探的結果；從而達到査明地質構造和普査探礦的目的。地震探礦已成為石油勘探 中最有效的方法，據統計1977年以來發達國家在石油勘探方面的總投資中，有90%用於地 震勘探。在我國，自大慶油田發現以來，新發現的油田有90%以上也是用地震勘探方法查明 的。
地震勘探最常用的方法是在地表軟巖層鑽鑿一定深度的炮孔，孔深一般十到幾十米，孔 徑60至120毫米，在孔底裝入震源藥包，然後進行一定長度的堵塞。最後起爆激起地震波， 通過地震波的反射分析來判斷地下資源賦存狀況。此方法稱為井中爆破地震勘探。
在井中爆破中，堵塞材料多種多樣，但效果卻不能令人滿意。常規的堵塞都是用碎巖屑， 有時候由於地下水的關係，施工單位乾脆不堵塞，直接利用水來封堵藥包。這種方法給地震 勘探的精度和深度都帶來很大影響。地震勘探的原理就是利用地震波全部向地層傳播，堵塞 質量的好與壞直接影響到震源向下傳播的能量大小。若堵塞不密實，首先會影響到起始波向 下的作用，探測深度也會隨之降低；其次對反射波的精度也會產生影響，炸藥起爆以後，主 波向下傳播， 一部分波向上傳播，這部分波的能量很大，不能忽略，這些波到達地表後，小 部分透射，大部分反射，而反射波會與主波傳遞反射回來的波進行疊加，會影響到地震波的 參數，在檢波器對這些參數分析的時候可能會出現誤判；另外，到達地表的波如能量過大會 直接會影響到地面環境安全；再次，堵塞不密實會出現衝孔，帶來飛石等危害，是一個安全 隱患。
發明內容
本發明的目的是提供一種地震勘探震源炮孔的封堵方法，該封堵方法在同等條件下提高 了地震勘探的探測深度和勘探精確度，也減弱了地震勘探爆破作用對環境的影響。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是地震勘探震源炮孔的封堵方法，其特徵在於 它包括如下歩驟
1)地震勘探封孔劑成型筒的準備地震勘探封孔劑成型筒由內襯、多孔的塑料外殼組 成；內襯的材料為無紡布，內襯為圓筒形，內襯的一端為密封端，內襯的另一端為開口端； 塑料外殼為圓筒形，塑料外殼的右端為密封端，塑料外殼的左端為開口端，塑料外殼上開有 孔洞，孔洞的面積之和佔塑料外殼總面積的40% 80%;2) 按照震源炮孔的直徑大小選取塑料外殼，塑料外殼的直徑小于震源炮孔直徑6 15mm; 將封孔劑從內襯的開口端裝入內襯內，密實到要求的裝藥密度，然後將裝封孔劑的內襯放入 塑料外殼的內腔內，形成一節地震勘探封孔劑藥柱；
3) 震源炮孔裝填完震源藥包後，將2 6節地震勘探封孔劑藥柱相互連接起來，形成地 震勘探封孔劑藥柱組，裝入震源炮孔內， 一定要確認落到震源炮孔底；地震勘探封孔劑藥柱 組的長度為震源炮孔直徑的10 30倍；地震勘探封孔劑藥柱組裝入震源炮孔時，使震源炮 孔中的水淹沒地震勘探封孔劑藥柱組。
所述的震源炮孔中的水淹沒地震勘探封孔劑藥柱組1米。
地震勘探震源炮孔的封堵方法的作用原理是在多孔管狀的塑料外殼內裝有遇水後快速 膨脹的封孔劑，在震源炮孔裝填完炸藥後，將地震勘探封孔劑藥柱組裝入充水的震源炮孔中， 封孔劑吸水後體積迅速膨脹，1小時內直徑可增大1.5 2倍，強力堵塞炮孔。封孔劑遇水膨 脹後，體積可增大2 5倍，對炮孔壁產生10 30Mpa的壓強。由於地震勘探的地層一般為 軟巖區域，膨脹的封孔劑會很深地嵌入到炮孔壁之中，如圖7所示。封孔劑遇水膨脹後，由 於有彈塑性較好的塑料外殼約束，在自由膨脹條件下塑料外殼被脹大、脹薄、部分筋條斷裂， 但整體不裂不散；裝入震源炮孔後，由於受孔壁的約束，其徑向膨脹要比自由條件下小，塑 料外殼完整性將保留的更好。也正是孔壁的約束作用，封孔劑因膨脹受阻而對孔壁實施膨脹 壓力，使軟巖的孔壁被脹大；當封孔劑的膨脹壓力與孔壁的約束抵抗力達到平衡時，封孔劑 已深深地嵌入到孔壁之內，形成鍥體卡在堵塞段。由於封孔劑具有整體成型，在孔壁約束下 產生10 30Mpa的壓強，使此時封孔劑材料與常規封堵材料相比，其內應力、抗剪強度、密 度、波阻抗、內摩擦阻力都成倍增加。
本發明與目前常規的震源炮孔封堵技術的最大區別是常規震源炮孔堵塞不管是用鑽孔 石屑、砂、水或其他混合材料進行的堵塞，都是自然填塞的無預應力封堵方法。本發明的堵 塞技術是填塞材料是膨脹性的，並能產生較大膨脹力嵌入進孔壁。
本發明的有效力效果是
1、 提高了炸藥的爆炸功保證震源藥包(炸藥)充分反應，阻緩爆炸氣體快速擴散， 提高爆炸反應溫度和壓力，使之放出最大熱量和減少有毒氣體生成量，提高炸藥的熱效率， 使更多的熱量轉變為機械功。
2、 增加了爆炸能傳遞給巖石的比衝量增加爆炸壓力作用時間，增加爆炸能量傳遞給 巖石的比衝量，使更多的爆炸能轉化為彈性振動能量，也就是增大了地震勘探所需的縱波能
3、 提高了地震波的精度統一的優質堵塞，將使在同一測線上排列的炸藥爆炸後傳遞 給巖石的震動衝量更同歩，爆炸激起的向下起始波平穩而不離散，反射波的精度也會大大提 高，有利於後期的信號處理和判據準確性，因此提高了地震勘探的精度和可靠性。它可把同
等條件下的勘探深度和精度提高30%—50%，也就是說原來能精確可靠得到勘探結論的深度 是1000米，現在可能會是1500米。
4、 加大了探測深度由於在同等條件下提高了炸藥爆炸傳遞給巖石的比衝量，使震源波能得以提高，這會加大探測深度，提髙石油勘探效率與效果，所帶來的經濟效益是難以預 估的。
5、 減弱了上向波能和對地表的破壞良好的堵塞，減弱了爆炸向上傳播的能量比率， 減弱了地表反射波對測試精度的影響，降低了檢波器對參數分析的誤判率；另一方面，上向 波能的減弱，也使波到達地表後產生反射和透射波的能量減小，使對地表環境的破壞減小， 安全性提高；
6、 避免了飛石等危害密實的堵塞將不會再出現衝孔，避免了飛石等危害，消除了安 全隱患。減弱了地震勘探爆破作用對環境的影響。
7、 解決了震源藥包能量過早擴散和損失過大的技術難題。
、具有施工簡單、易於掌握、封堵效果好、使用安全等優點，且成本低廉。
圖1是地震勘探封孔劑成型筒的結構示意圖； 圖2是圖1沿A-A線的剖視圖3是地震勘探封孔劑成型筒的塑料外殼的結構示意圖； 圖4是地震勘探封孔劑成型筒的內襯的結構示意圖5是圖4沿B-B線的剖視圖6是封孔劑膨脹前的示意圖； 圖7是封孔劑膨脹後的示意圖中1—塑料外殼；2_內襯(採用無紡布)；3—接縫；4一封孔劑；5—密封端；6_ 外螺紋(或稱外絲扣)；7—內螺紋(或稱內絲扣)；8-孔洞；9-地面，IO-震源炮孔，11-
地震勘探封孔劑藥柱，12-震源藥包(炸藥)。
具體實施例方式
地震勘探震源炮孔的封堵方法，它包括如下步驟
1) 地震勘探封孔劑成型筒的準備地震勘探封孔劑成型筒由內襯2、多孔的塑料外殼l
組成；內襯2的材料為無紡布，內襯2為圓筒形，內襯2的一端為密封端，內襯2的另一端 為開口端；塑料外殼1為圓筒形，塑料外殼1的右端為密封端，塑料外殼1的左端為開口端， 塑料外殼1上開有孔洞8 (布滿了孔洞8)，孔洞8的面積之和佔塑料外殼總面積的40% 80 %;
2) 按照震源炮孔10的直徑大小選取塑料外殼1,塑料外殼1的直徑小于震源炮孔10直 徑6 15ram (才能順利裝入震源炮孔中)；將封孔劑(如地震勘探封孔劑)從內襯的開口 端裝入內襯2內，密實到要求的裝藥密度，然後將裝封孔劑的內襯2放入塑料外殼1的內腔 內，形成一節地震勘探封孔劑藥柱11;
3) 震源炮孔10裝填完震源藥包12後，將2 6節地震勘探封孔劑藥柱相互連接起來(如 採用首尾螺紋連接，可以邊裝邊連接)，形成地震勘探封孔劑藥柱組(不能拆分使用，要取 整節為設計單位)，裝入震源炮孔內， 一定要確認地震勘探封孔劑藥柱落到震源炮孔底(震 源藥包12上面)；地震勘探封孔劑藥柱組的長度為震源炮孔直徑的10 30倍(震源炮孔的
直徑不同，則地震勘探封孔劑藥柱的節數不同)；
地震勘探封孔劑藥柱組裝入震源炮孔時，使震源炮孔10中的水淹沒地震勘探封孔劑藥 柱組(震源炮孔中一定要有較深的水，無水就不能膨脹；裝入地震勘探封孔劑藥柱組之前或 之後，要往震源炮孔中灌水。封孔劑裝入震源炮孔後1小時體積可膨脹2倍以上，直徑可增 大1.5倍，並將隨著時間的增長而進一步膨脹；1小時後既能有效封堵震源炮孔，便可起爆 震源藥包。封孔劑裝入炮孔屮的封堵作用3個月不會失效)。
如圖l、圖2、圖3、圖4、圖5所示，地震勘探封孔劑成型筒，它由內襯2、塑料外殼 l組成；內襯2的材料為無紡布，內襯2為圓筒形內襯2的一端為密封端，內襯2的另一 端為開口端，封孔劑4位於內襯2內(從開口端裝入內襯2內，密實到要求的裝藥密度)； 內襯2的接縫3採用無縫成型、縫紉或膠粘相連接；內襯2位於塑料外殼1的內腔內；如圖 3所示，塑料外殼1為圓筒形，塑料外殼1的右端部外壁上設有外螺紋6，塑料外殼1的右 端為密封端，塑料外殼1的密封端為半圓形；塑料外殼1的左端為開口端，塑料外殼1的左 端部內壁上設有內螺紋7;塑料外殼1的右端部外徑與塑料外殼1的左端部內徑相對應，外 螺紋6與內螺紋7相配合(相配套)；塑料外殼1的內腔直徑為45 115mm，塑料外殼1的內 腔長度為4(J0 800mm;塑料外殼1上開有孔洞8 (布滿了孔洞8)，塑料外殼1上的孔洞8為 圓形、橢圓形、矩形或三角形等幾何形，孔洞8的面積之和佔塑料外殼總面積的40% 80 %。內襯2的直徑、長度與塑料外殼1的內腔的直徑、長度相對應(內襯2的直徑為45 115ram， 內襯2的長度為400 800mm)。塑料外殼1的材料為聚氯乙稀或聚乙烯，塑料外殼1的厚度 0. 5 3. Oram,其厚度隨直徑的不同而增減。
塑料外殼l的兩端部分別採用外螺紋、內螺紋，可使多個地震勘探封孔劑成型筒首尾連 接，施工方便、快捷。
所述的地震勘探封孔劑的製備方法，它包括如下步驟
1) 原料的選取按各原料所佔重量百分數為過燒CaO 40% 97%、強度等級為32.5 以上(含32. 5)的水泥2% 40%、無機材料1% 30%，選取過燒CaO、強度等級為32. 5以上 的水泥(含32.5)和無機材料添加劑，備用；所述的無機材料為石英砂或重鈣粉類的硬質粉 料；所述的水泥為普通矽酸鹽水泥、矽酸鹽水泥、高鋁酸鹽水泥、特種白水泥、火山灰水泥、 粉煤灰水泥中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時為任意配比；
2) 將過燒CaO磨成粒徑為過60目篩下的細粉，加入強度等級為32.5以上的水泥，進 行攪拌或磨拌，時間為5 20分鐘；然後再添加無機材料，進行第二次攪拌或磨拌，時間 為10 20分鐘；即得地震勘探封孔劑。
權利要求
1.地震勘探震源炮孔的封堵方法，其特徵在於它包括如下步驟1)地震勘探封孔劑成型筒的準備地震勘探封孔劑成型筒由內襯、多孔的塑料外殼組成；內襯的材料為無紡布，內襯為圓筒形，內襯的一端為密封端，內襯的另一端為開口端；塑料外殼為圓筒形，塑料外殼的右端為密封端，塑料外殼的左端為開口端，塑料外殼上開有孔洞，孔洞的面積之和佔塑料外殼總面積的40％～80％；2)按照震源炮孔的直徑大小選取塑料外殼，塑料外殼的直徑小于震源炮孔直徑6～15mm；將封孔劑從內襯的開口端裝入內襯內，密實到要求的裝藥密度，然後將裝封孔劑的內襯放入塑料外殼的內腔內，形成一節地震勘探封孔劑藥柱；3)震源炮孔裝填完震源藥包後，將2～6節地震勘探封孔劑藥柱相互連接起來，形成地震勘探封孔劑藥柱組，裝入震源炮孔內，確認落到震源炮孔底；地震勘探封孔劑藥柱組的長度為震源炮孔直徑的10～30倍；地震勘探封孔劑藥柱組裝入震源炮孔時，使震源炮孔中的水淹沒地震勘探封孔劑藥柱組。
2. 根據權利要求1所述的地震勘探震源炮孔的封堵方法，其特徵在於所述的震源炮孔 中的水淹沒地震勘探封孔劑藥柱組1米。
全文摘要
本發明涉及地震勘探震源炮孔的封堵方法。地震勘探震源炮孔的封堵方法，其特徵在於它包括如下步驟1)地震勘探封孔劑成型筒的準備；2)將封孔劑從內襯的開口端裝入內襯內，密實到要求的裝藥密度，然後將裝封孔劑的內襯放入塑料外殼的內腔內，形成一節地震勘探封孔劑藥柱；3)震源炮孔裝填完震源藥包後，將2～6節地震勘探封孔劑藥柱相互連接起來，形成地震勘探封孔劑藥柱組，裝入震源炮孔內，確認落到震源炮孔底；地震勘探封孔劑藥柱組裝入震源炮孔時，使震源炮孔中的水淹沒地震勘探封孔劑藥柱組。該封堵方法解決了震源藥包能量過早擴散和損失過大的技術難題，在同等條件下提高了地震勘探的探測深度和勘探精確度，也減弱了地震勘探爆破作用對環境的影響。
文檔編號G01V1/04GK101349759SQ20081004829
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月4日 優先權日2008年7月4日
發明者劉亞明, 李吉民, 力 王, 王玉傑, 重 鄭 申請人:武漢理工大學