專利名稱：氣爆地震震源及系統的制作方法
技術領域：
本發明是地震勘探中采用氣體爆炸產生地震波的一種方法。
地震勘探是利用人工激發彈性波進行地質體，巖、土、工程體探測的一種方法。因此，在地震勘探中，彈性波的激發致關重要。迄今，所廣泛采用的地震震源有二類一是炸藥爆炸震源;二是物理爆炸震源。前者包括利用各種炸藥、雷管、子彈等引爆產生不同地震勘探目的所需地震波(彈性波、聲波)的震源系統。后者包括錘擊、空氣槍、電火花、機械振動、重物彈射等方法產生地震波的震源系統。就我國而言，目前資源勘探多使用大能量的炸藥爆炸震源，一般采用雷管引爆。對于陸地資源勘探也曾經研制過大型電火花震源和空氣槍震源。如中國科學院電工所在83年前后曾試驗過一套電火花震源，其裝置龐大，使用一輛6噸卡車裝載;84～85年期間中國煤田地質局安徽省煤田物測隊與中國科學院海洋物探研究所(上海)合作投資5萬多元研制了一套陸用空氣槍系統，裝置也十分龐大，除氣槍以外還需配備發電機、空氣壓縮機等必須車載的設備。工程及淺層地震勘探所用震源如獵槍子彈震源(Shotgunsource)，雖然裝置小，較安全，但其能量小，成本較高(每顆Buffalogun子彈2.85美元)。此外，由美國Bison儀器有限公司生產的彈射震源(TheBisonElasticWaveGenerator)重達8000磅。(Bison公司廣告)。美國專利PAT-APPL-7-511372和PAT-APPL-7-387913描述了二種井中水壓振動的地震波發生器。(hydraulicseismicgenerator)。
本發明的目的是采用混合氣體爆炸的方法產生用于不同地震勘探目的所需的各種地震波發生器。其中不僅包括可以用來產生資源勘探、淺層、工程勘探所需的縱波震源，也包括橫波、面波、槽波勘探震源。具體地說使用本方法可以完成下列地震勘探所需震源(1)適用于資源勘探(煤田、石油)的炮井中激發震源。對于不同直徑的爆炸孔可以做出不同直徑的氣爆震源，以得到不同能量和頻率的地震波。
(2)小孔中激發的工程地震震源、淺層地震震源、槽波震源。
(3)樁頭及水泥路面激振震源;淺水及泥池中激振震源。
(4)海洋地震源。
(5)孔間地震震源。
(6)控制爆炸氣體流方向，可以在井中產生縱波、橫波、面波等有效波。
本發明的內容是采用氣相爆炸產生地震勘探及工程檢測所需的地震波(機械振動波、聲波)的方法。氣相爆炸是指混合氣體爆炸、氣體分解爆炸、粉塵爆炸和噴霧爆炸。
本發明比較于已有技術方法具有以下優點一.與物理爆炸震源比較空氣槍震源、電火花震源、彈射重物震源分別是將高壓氣體貯集的能量、高壓電能及重力勢能瞬間釋放產生地震波的方法。而氣相爆炸是一種化學爆炸現象，可以在極短的時間內將化學反應過程中產生的高壓、高溫氣能釋放出來產生地震波。其優點是能量強、裝置小、成本低。
二.與炸藥震源比較雖然都屬化學爆炸但在實施上有本質差別。炸藥震源是采用固體炸藥，一般需用雷管引爆。因此生產單位首先需建立炸藥庫和雷管庫;在野外施工中必須要有運輸炸藥和雷管的專用車輛(雷管、炸藥不能同車混裝);井中激發時需對炸藥和雷管包裝，并將其放入孔中，因此，需要人員較多(包藥、下藥、爆炸三組人員)危險性大。氣相爆炸，采用一套氣體震源裝量，下井方便;采用電火花點火，較炸藥安全。在能量上，可與炸藥震源相比(因炸藥震源存在爆炸破壞帶對地震波的強烈吸收以及沿鉆孔向上傳播的能量損失，其真正向下傳播的能量并不很大)。在成本上，比炸藥震源要低的多。如果采用乙炔氣作為爆炸氣體的氣源，可以用小型乙炔發生器在現場直接生氣，所用電石(CaC2)運輸方便，價格便宜，按10升氣室計算，每炮成本僅幾分錢。除此之外，氣爆震源還有重復性好、方向性好、易于控制等優點。可以做成許多炸藥很難實現的震源，如激樁振源、井中連續爆炸震源，橫波震源等。
實現本發明最好方式以乙炔氣和空氣混合氣體作為爆炸氣體，以下面幾方面說明實施方案
圖1是采用小型乙炔發生器作為氣源的裝置系統示意圖由乙炔發生器(氣源)(1)產生的乙炔氣通過回火防止器(2)進入乙炔氣與空氣混合氣室及爆炸氣室(3)，當乙炔氣體達到一定濃度時由火花塞(4)通過點火裝置(5)點火產生爆轟。爆轟發生時釋放的高速能量沖擊井液(6)及井底產生地震波。井下裝置由電纜線(7)提升。
圖2是地面氣源井中激發系統示意圖，其原理與圖1類似，不同之處是將氣源(1)置于地面，同時增加一個空氣補給源(2)，由此可以在一次爆炸后由氣源補給一定比例的混合氣，進行多次激發。圖中(1)為可燃氣源，可由氣瓶和乙炔發生器直接供給;(2)為空氣源，可由氣泵供給;(3)為混合氣室和爆炸室;(4)為點火裝置;(5)為火花塞;(6)為電纜線;(7)為氣管;(8)為回火防止器。
采用以上兩種方案除可以在井中直接激發外，還可以做成以下震源系統;
圖3是激樁系統示意圖將震源放在樁頭或水泥路面上的載水桶中激發，即可實現對樁基和路面的激振。圖中(1)水桶;(2)震源裝置;(3)樁頭;(4)水;
圖4是直接激振震源示意圖將震源系統(1)配似重物(2)直接放于水田，泥池中激發，可滿足鉆機不易打孔(如中國南方)地區地震勘探震源的要求。
將震源直接置于海洋或河湖中激發，可以滿足海、湖地震勘探震源的要求。
權利要求
1.本發明屬地球物理勘探中地震勘探震源的激振方法。就現有震源技術而言采用的主要是固體炸藥爆炸、雷管引爆及物理爆炸(氣槍、電火花、重錘等)。其中每一種方法的激振范圍使用條件均比較有限。本發明的技術特征是采用氣相爆炸作為地震震源的激振方法。其中氣相爆炸包括a.混合氣體爆炸如空氣和甲烷、汽油蒸氣構成的混合氣體的爆炸；b氣體分解爆炸乙炔、乙烯等氣體分解產生的爆炸；c粉塵爆炸和噴霧爆炸可燃粉塵或可燃液體在噴成霧狀后在劇烈燃燒時引起的爆炸。
2.根據權利要求(1)的激振方法，其特征是以乙炔發生器或罐裝乙炔氣為氣源的氣爆震源，以空氣和乙炔氣在爆炸氣室中混合，由電點火裝置點火的氣爆震源。
3.根據權利要求1、2所述方法和震源系統，其特征是在混合氣室和爆炸氣室中直接由點火裝置點火，由鉆井，海、湖中泥漿或水直接偶合激振。
4.根據權利要求1、2所述，其特征是在樁頭、路面上由載水桶中激發間接偶合激振。
5.根據權利要求1、2所述，其特征是直接在水田或地面上由爆炸氣室口向下激振。
6.根據權利要求1、2所述，其特征是控制爆炸氣口方向，產生橫波震源。
全文摘要
本發明屬地球物理勘探中地震勘探的激振方法。其特點是采用氣體爆炸的方法激振。其用途廣泛，適于煤田、石油等資源勘探，也可用于淺層地震勘探、工程地質體評價等所需激振源。氣爆震源系統具有裝置小，能量強且重復性好，方向性、可控性好，激發成本低等特點。
文檔編號G01V1/137GK1083224SQ9210966
公開日1994年3月2日 申請日期1992年8月27日 優先權日1992年8月27日
發明者廖毅 申請人:廖毅