一种多波微测井激发装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明应用于多波多分量地震勘探中的低速带调查工作，也可应用于工程勘察中的岩土性质调查工作，具体涉及多波微测井井中激发装置和激发方法，它可激发出纵波和横波。
【背景技术】
[0002]多波多分量地震勘探中常需要进行多波微测井工作，在此工作中最困难的是横波的激发。
[0003]目前已知的多波微测井激发方法有以下三种。
[0004](I)地面基板压重激发方式，是几十年来最常用的一种多波微测井激发方法。将一带锯齿的基板牢牢地压紧在地面上，上压重物(如汽车)，以增加与地面的耦合。在基板一个侧面进行人工或机械水平锤击，产生剪切应力，在井中安置的多分量检波器即可接收到一个极性方向的横波，并通过地震仪进行记录；再从方向相反的另一个侧面敲击基板，产生方向相反的剪切应力，在井中安置的多分量检波器即可接收到一个极性方向相反的横波。
[0005](2)井中雷管激发地面接收方式。在下入井中的电缆线上固定若干电雷管，用推靠器将雷管紧贴井壁，然后激发，三分量检波器在地面接收(专利申请公布号:CN 101950032A)0
[0006](3)地面炸药激发井中接收方式。在地面将乳化炸药制成“十”字形、“T”字形等形状，雷管安放在“十”字中心进行激发，三分量检波器在井中接收(专利申请公布号:CN104570054 A)。
[0007]上述多波微测井存在的激发技术问题是:
在方法(I)中，需要有笨重的带三角锯齿的基板，基板上还需要上压足够重的原始负载如汽车等重物，需要进行不同水平方向的两次锤击才能合成一张地震横波记录；人工锤击时力量不稳定，造成激发能量稳定性较差，或者基板与地面之间不够牢固，产生时间延迟现象；地表往往有浮土或耕植土，激发条件欠佳，影响记录质量；若地表岩性为基岩，三角锯齿难以进入，基板与地面不能耦合，则无法开展微测井工作。
[0008]在方法(2)中，雷管爆炸相当于球状震源激发，波的传播方向是四面八方，激发出的主要是纵波，对地层的剪切力小，激发的横波能量微弱，往往在监视记录上难以识别。
[0009]在方法(3)中，特殊形状的乳化炸药需要到炸药生产厂家定制，成本较高，周期较长；特殊形状乳化炸药的质量稳定性也难以保证，容易产生爆炸不完全现象，影响能量稳定；另外，特殊形状的炸药需要埋置在地面下一定深度，但当地面为基岩时就难以实现了。
[0010]因此需要发明一种更简便实用的多波微测井激发装置和方法。
【发明内容】
[0011]本发明提供一种结构简单，操作方便，激发效果好，可激发横波和纵波的多波微测井井中激发装置和方法。
[0012]本发明通过以下技术方案实现:
一种多波微测井井中激发装置，包括一枚测井锤，其特征是测井锤锤体为圆柱体，测井锤上设置若干雷管插孔，锤身设有雷管脚线槽，测井锤的一端设有吊环，吊环与一根带有深度标志的缆绳连结。
[0013]所述测井锤锤体为经过热处理的钢质圆柱体，以保证测井锤的硬度和韧性。
[0014]所述雷管插孔的深度小于测井锤直径，其剩余厚度应保证雷管重复爆炸后不击穿测井锤；雷管插孔的直径与雷管直径为正整数倍数关系，以保证安放雷管的数量；雷管插孔底部形状为圆弧形，利于反射能量聚集。
[0015]所述雷管脚线槽的宽度和深度应能保证多发雷管的脚线嵌入其中，以免雷管脚线在测井锤下井时破损。
[0016]—种多波微测井井中激发方法，其特征是测井锤的雷管插孔在井中是水平向的，以保证雷管激发后的冲击波是水平向的；在雷管插孔中安放雷管，使用的雷管插孔孔数和雷管数量由激发深度决定，以保证有足够的激发能量；安放的雷管头部朝向孔内，底部朝向孔外，以利用雷管结构的聚能方向性，保证雷管爆炸后本身是射向孔外的，孔内不残留雷管壳；雷管脚线沿雷管插孔过雷管脚线槽与爆炸线连接，爆炸线沿缆绳通向井口并连接到爆炸机上。
[0017]所述安放有雷管的测井锤放入井中并起爆，水平孔眼的定向聚能作用加上雷管结构的聚能方向性，使雷管沿水平方向射入井壁外的地层中，产生剪切应力和压应力，从而激发出横波和纵波，布置在地面的三分量检波器即可接收到不同偏振方向的波并传入地震仪进行记录。
[0018]本发明通过缆绳将测井锤置于井中底部，通过爆炸机引爆雷管，地面三分量检波器接收不同偏振方向的横波和纵波并传入地震仪进行记录。一次激发完成后，拽出测井锤，重新装填雷管，按照激发点距的要求，再次沉入井中不同深度的激发点，进行激发和接收，从而完成多波微测井工作。
[0019]所述激发点的顺序自下而上，先激发位于井中下部的激发点，后激发位于井中上部激发点。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果有以下几点:
(1)测井锤与雷管的小巧组合，利用了雷管插孔的方向性和聚能性，也利用了雷管结构的爆炸方向性，解决了现有多波微测井井中激发缺乏方向性的问题，一次激发即可产生横波和纵波。装置简单，成本低廉；
(2)雷管激发的能量十分稳定，能量大小由雷管数量和雷管插孔数量控制，避免了地面基板敲击激发和地面乳状炸药激发的能量稳定问题，更没有时间延迟问题；
(3)井中激发地面接收的多波微测井方式，避免了地表出露岩性为基岩时多波微测井不能施工的问题。
[0021]【附图说明】:
图1是本装置中测井锤的结构示意图。
[0022]图2是图1的俯视图。
[0023]图3是图1的局部放大图。
[0024]图4是本装置的使用状态图。
[0025]图5是采用本装置激发的效果图(x分量监视记录)。
[0026]图6是采用本装置激发的效果图(y分量监视记录)。
[0027]图7是采用本装置激发的效果图(z分量监视记录)。
[0028]图中，1-测井锤；2-雷管插孔；3-脚线槽；4-吊环，5-雷管头部；6-雷管，7-雷管脚线；8_地层；9-缆绳；10-微测井井孔；11-地震仪；12-三分量检波器；13-地表；14-爆炸机。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本装置和方法作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
[0030]如图1、图2、图3、图4所示，一种多波微测井井中激发装置，包括一根带有深度标志的缆绳9，其特征是缆绳9的一端连接测井锤1，测井锤I的一端设有吊环4，测井锤I的锤体上设置若干雷管插孔2和脚线槽3，雷管插孔2内设有雷管6，雷管的头部朝向孔内，雷管的底部向外，雷管脚线沿测井锤的脚线槽3引出与爆炸线连接通向井口，连接到爆炸机14上，爆炸机14设置在井口的一侧。
[0031]地震仪11设置在井口的另一侧，地震仪11连接三分量检波器12。
[0032]雷管插孔2为盲孔，脚线槽3沿测井锤锤体I外壁开槽，吊环4与测井锤焊接。
[0033]雷管插孔孔数有7个，按直径分为2大5小，大直径插孔最多安放7发雷管，小直径插孔最多安放4发雷管，可根据设计的激发药量大小选择插孔大小和雷管数量。
[0034]以沁水盆地某区二维三分量地震勘探的多波微测井为例。
[0035]kl线为一条二维三分量地震测线，在7360粧号处施工一口微测井井孔，井口附近地表为耕地，孔深18m，均为第四系黄土地层，5.4m以浅是马兰黄土，其下至井底均为离石黄土。
[0036]准备好上述测井锤、检波器、地震仪、爆炸机，检波器连接地震仪；在雷管插孔中安放7发雷管，雷管引线与爆炸线连接；爆炸线随测井锤缆绳将测井锤放入18m深度位置；将爆炸线与爆炸机连接，雷管起爆，地震仪记录。
[0037]18m深度位置激发完成后，从井孔中拽出测井锤，在雷管插孔中再安放7发雷管，按照Im的激发点距将测井锤下至井中17m位置，重复上述过程，直至深度Im处。
[0038]在由深至浅的施工过程中，随深度变浅可逐渐减少单次激发的雷管数量，以保证初至清晰为原则。
[0039]本次微测井共施工18炮，激发点距lm，得到三分量(X分量、y分量、z分量)记录3张，每张记录18道，z分量主要记录记录垂直方向偏振的纵波，X、y分量主要记录不同水平偏振方向的横波。
[0040]图5、图6、图7分别为丨心水盆地某区井中激发多波微测井的X分量、y分量、z分量监视记录，由图可见，地震波能量强，信噪比高，初至清晰，起跳干脆，可准确拾取初至时间，尤其是X分量记录和I分量记录，初至波能量强，背景噪音小，说明本多波微测井井中激发装置和方法的应用效果良好。
【主权项】
1.一种多波微测井井中激发装置，包括一枚测井锤，其特征是测井锤锤体为圆柱体，测井锤上设置若干雷管插孔，锤身设有雷管脚线槽，测井锤的一端设有吊环，吊环与一根带有深度标志的缆绳连结。2.根据权利要求1所述一种多波微测井井中激发装置，其特征是所述测井锤为经过热处理的钢质圆柱体，垂直圆柱轴线钻有数个雷管插孔，过雷管插孔铣有雷管脚线槽，圆柱体顶端焊接有测井锤吊环。3.根据权利要求2所述一种多波微测井井中激发装置，其特征是所述雷管插孔的深度小于测井锤直径，雷管插孔的直径与雷管直径为整数倍数关系，雷管插孔底部形状为圆弧形。4.一种多波微测井激发方法，其特征是在权利要求1所述测井锤的雷管插孔内安放雷管，雷管脚线过雷管脚线槽与爆炸线连接，沿缆绳通向井口，并连接到爆炸机上，测井锤放入井中某一深度处，起爆雷管后即可激发出横波和纵波。5.根据权利要求4所述一种多波微测井激发方法，其特征是雷管插孔内安放的雷管头部朝向孔内，底部朝向孔外。6.根据权利要求4或5所述一种多波微测井井中激发方法，其特征是雷管爆炸的方向性及水平向雷管插孔的定向作用，使雷管水平向打入井壁外的地层中，产生剪切力和压应力，从而激发出横波和纵波。
【专利摘要】本发明提供一种多波微测井激发装置和方法，应用于多波多分量地震勘探中的低速带调查领域。其特征在于，用一根带有深度标志的缆绳连接测井锤的吊环，测井锤上设置雷管插孔和雷管脚线槽。在雷管插孔内安放雷管，雷管的脚线与爆炸线连接通向井口并连接到爆炸机上。测井锤放入井中并起爆雷管，即可激发出横波和纵波。本发明结构简单，操作方便且激发效果好。
【IPC分类】G01V1/104
【公开号】CN105137476
【申请号】CN201510535080
【发明人】杨德义, 王慧, 董隽敏, 申有义, 巩云龙
【申请人】太原理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月28日