专利名称：气爆地震震源及系统的制作方法
技术领域：
本发明是地震勘探中采用气体爆炸产生地震波的一种方法。
地震勘探是利用人工激发弹性波进行地质体，岩、土、工程体探测的一种方法。因此，在地震勘探中，弹性波的激发致关重要。迄今，所广泛采用的地震震源有二类一是炸药爆炸震源;二是物理爆炸震源。前者包括利用各种炸药、雷管、子弹等引爆产生不同地震勘探目的所需地震波(弹性波、声波)的震源系统。后者包括锤击、空气枪、电火花、机械振动、重物弹射等方法产生地震波的震源系统。就我国而言，目前资源勘探多使用大能量的炸药爆炸震源，一般采用雷管引爆。对于陆地资源勘探也曾经研制过大型电火花震源和空气枪震源。如中国科学院电工所在83年前后曾试验过一套电火花震源，其装置庞大，使用一辆6吨卡车装载;84～85年期间中国煤田地质局安徽省煤田物测队与中国科学院海洋物探研究所(上海)合作投资5万多元研制了一套陆用空气枪系统，装置也十分庞大，除气枪以外还需配备发电机、空气压缩机等必须车载的设备。工程及浅层地震勘探所用震源如猎枪子弹震源(Shotgunsource)，虽然装置小，较安全，但其能量小，成本较高(每颗Buffalogun子弹2.85美元)。此外，由美国Bison仪器有限公司生产的弹射震源(TheBisonElasticWaveGenerator)重达8000磅。(Bison公司广告)。美国专利PAT-APPL-7-511372和PAT-APPL-7-387913描述了二种井中水压振动的地震波发生器。(hydraulicseismicgenerator)。
本发明的目的是采用混合气体爆炸的方法产生用于不同地震勘探目的所需的各种地震波发生器。其中不仅包括可以用来产生资源勘探、浅层、工程勘探所需的纵波震源，也包括横波、面波、槽波勘探震源。具体地说使用本方法可以完成下列地震勘探所需震源(1)适用于资源勘探(煤田、石油)的炮井中激发震源。对于不同直径的爆炸孔可以做出不同直径的气爆震源，以得到不同能量和频率的地震波。
(2)小孔中激发的工程地震震源、浅层地震震源、槽波震源。
(3)桩头及水泥路面激振震源;浅水及泥池中激振震源。
(4)海洋地震源。
(5)孔间地震震源。
(6)控制爆炸气体流方向，可以在井中产生纵波、横波、面波等有效波。
本发明的内容是采用气相爆炸产生地震勘探及工程检测所需的地震波(机械振动波、声波)的方法。气相爆炸是指混合气体爆炸、气体分解爆炸、粉尘爆炸和喷雾爆炸。
本发明比较于已有技术方法具有以下优点一.与物理爆炸震源比较空气枪震源、电火花震源、弹射重物震源分别是将高压气体贮集的能量、高压电能及重力势能瞬间释放产生地震波的方法。而气相爆炸是一种化学爆炸现象，可以在极短的时间内将化学反应过程中产生的高压、高温气能释放出来产生地震波。其优点是能量强、装置小、成本低。
二.与炸药震源比较虽然都属化学爆炸但在实施上有本质差别。炸药震源是采用固体炸药，一般需用雷管引爆。因此生产单位首先需建立炸药库和雷管库;在野外施工中必须要有运输炸药和雷管的专用车辆(雷管、炸药不能同车混装);井中激发时需对炸药和雷管包装，并将其放入孔中，因此，需要人员较多(包药、下药、爆炸三组人员)危险性大。气相爆炸，采用一套气体震源装量，下井方便;采用电火花点火，较炸药安全。在能量上，可与炸药震源相比(因炸药震源存在爆炸破坏带对地震波的强烈吸收以及沿钻孔向上传播的能量损失，其真正向下传播的能量并不很大)。在成本上，比炸药震源要低的多。如果采用乙炔气作为爆炸气体的气源，可以用小型乙炔发生器在现场直接生气，所用电石(CaC2)运输方便，价格便宜，按10升气室计算，每炮成本仅几分钱。除此之外，气爆震源还有重复性好、方向性好、易于控制等优点。可以做成许多炸药很难实现的震源，如激桩振源、井中连续爆炸震源，横波震源等。
实现本发明最好方式以乙炔气和空气混合气体作为爆炸气体，以下面几方面说明实施方案
图1是采用小型乙炔发生器作为气源的装置系统示意图由乙炔发生器(气源)(1)产生的乙炔气通过回火防止器(2)进入乙炔气与空气混合气室及爆炸气室(3)，当乙炔气体达到一定浓度时由火花塞(4)通过点火装置(5)点火产生爆轰。爆轰发生时释放的高速能量冲击井液(6)及井底产生地震波。井下装置由电缆线(7)提升。
图2是地面气源井中激发系统示意图，其原理与图1类似，不同之处是将气源(1)置于地面，同时增加一个空气补给源(2)，由此可以在一次爆炸后由气源补给一定比例的混合气，进行多次激发。图中(1)为可燃气源，可由气瓶和乙炔发生器直接供给;(2)为空气源，可由气泵供给;(3)为混合气室和爆炸室;(4)为点火装置;(5)为火花塞;(6)为电缆线;(7)为气管;(8)为回火防止器。
采用以上两种方案除可以在井中直接激发外，还可以做成以下震源系统;
图3是激桩系统示意图将震源放在桩头或水泥路面上的载水桶中激发，即可实现对桩基和路面的激振。图中(1)水桶;(2)震源装置;(3)桩头;(4)水;
图4是直接激振震源示意图将震源系统(1)配似重物(2)直接放于水田，泥池中激发，可满足钻机不易打孔(如中国南方)地区地震勘探震源的要求。
将震源直接置于海洋或河湖中激发，可以满足海、湖地震勘探震源的要求。
权利要求
1.本发明属地球物理勘探中地震勘探震源的激振方法。就现有震源技术而言采用的主要是固体炸药爆炸、雷管引爆及物理爆炸(气枪、电火花、重锤等)。其中每一种方法的激振范围使用条件均比较有限。本发明的技术特征是采用气相爆炸作为地震震源的激振方法。其中气相爆炸包括a.混合气体爆炸如空气和甲烷、汽油蒸气构成的混合气体的爆炸；b气体分解爆炸乙炔、乙烯等气体分解产生的爆炸；c粉尘爆炸和喷雾爆炸可燃粉尘或可燃液体在喷成雾状后在剧烈燃烧时引起的爆炸。
2.根据权利要求(1)的激振方法，其特征是以乙炔发生器或罐装乙炔气为气源的气爆震源，以空气和乙炔气在爆炸气室中混合，由电点火装置点火的气爆震源。
3.根据权利要求1、2所述方法和震源系统，其特征是在混合气室和爆炸气室中直接由点火装置点火，由钻井，海、湖中泥浆或水直接偶合激振。
4.根据权利要求1、2所述，其特征是在桩头、路面上由载水桶中激发间接偶合激振。
5.根据权利要求1、2所述，其特征是直接在水田或地面上由爆炸气室口向下激振。
6.根据权利要求1、2所述，其特征是控制爆炸气口方向，产生横波震源。
全文摘要
本发明属地球物理勘探中地震勘探的激振方法。其特点是采用气体爆炸的方法激振。其用途广泛，适于煤田、石油等资源勘探，也可用于浅层地震勘探、工程地质体评价等所需激振源。气爆震源系统具有装置小，能量强且重复性好，方向性、可控性好，激发成本低等特点。
文档编号G01V1/137GK1083224SQ9210966
公开日1994年3月2日 申请日期1992年8月27日 优先权日1992年8月27日
发明者廖毅 申请人:廖毅