СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 2001 года по МПК G01V1/13 

Изобретение относится к области возбуждения сейсмических волн и может быть использовано для проведения геофизических исследований с использованием линейной группы шпуровых зарядов взрывчатых веществ в зоне малых скоростей.

Известен способ возбуждения сейсмических волн с применением групповых взрывов скважинных или шпуровых зарядов, включающий бурение шпуров или скважин, расположенных на прямых линиях параллельно системе приема и регистрации, заряжание шпуров зарядом взрывчатого вещества, оснащенным средством инициирования, и одновременный подрыв группы зарядов [1].

Использование этого способа возбуждения сейсмических волн приводит к увеличению сейсмического действия взрыва за счет усиления направленности действия взрыва. Недостатком способа является относительно высокий уровень волн-помех в связи с отсутствием укупорки, а также из-за того, что при выборе расстояния между шпурами не учитываются свойства грунта, в котором производится подрыв заряда. В случае слишком близкого расположения шпуров, при взаимодействии ударных волн, возникших при взрыве соседних зарядов, происходит сильное разрушение грунта, на что расходуется значительная доля энергии взрыва. При слишком большом расстоянии между шпурами интенсивность сейсмической волны снижается из-за того, что не обеспечивается равномерная плотность распределения полезной энергии взрыва по площади действия источника.

Известен также способ возбуждения сейсмических волн, принятый нами за прототип и включающий бурение линейной группы шпуров на расстоянии между зарядами, равном двум радиусам зоны пластической деформации грунта, образованной взрывом отдельного заряда группы, заряжание шпуров зарядом взрывчатого вещества, оснащение зарядов средством инициирования, соединение боевых зарядов в электрическую сеть и подключение их к магистральным проводам и одновременный взрыв группы зарядов [2].

Величина радиуса зоны пластической деформации R_пл (м), образованной взрывом отдельного заряда, расположенного в зоне малых скоростей, определяется по формуле
(1)
где G - масса заряда (кг) [2, с. 136].

При использовании этого способа существенно возрастает доля энергии взрыва, идущая в сейсмическую волну, что позволяет уменьшить суммарную массу ВВ.

Недостатком способа является высокий уровень поверхностных волн-помех, что приводит к снижению отношения сигнал/шум и ухудшению качества полевого сейсмического материала. Связано это с тем, что расстояния между зарядами выбраны так, что зоны пластической деформации не перекрываются, но имеют общую смежную границу. Давление газов, действующее на породу, окружающую место взрыва, смещает и деформирует ее. Сразу же после взрыва среда начинает сжиматься и сильная волна сжатия распространяется во все стороны со скоростью несколько километров в секунду. Волны сжатия двух соседних зарядов идут на встречу одна другой и в области смежной границы двух зон сталкиваются и отражаются в противоположные стороны и по вертикали вверх и вниз, вызывая волны растяжения, которые существенно разрушают среду между ними. Следует отметить, что данный способ - "взрыв на встречу" - применяется в горной промышленности с целью повышения эффективности взрыва при дроблении породы.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества полевого сейсморазведочного материала за счет снижения уровня поверхностных волн-помех и повышения интенсивности полезного сигнала путем выбора оптимальных расстояний между зарядами.

Указанная задача решается тем, что в способе возбуждения сейсмических волн, включающем бурение линейной группы шпуров на расстоянии друг от друга, рассчитанном с учетом величины зоны пластической деформации грунта, образованной взрывом отдельного заряда группы, заряжание шпуров зарядом взрывчатого вещества, оснащение зарядов средством инициирования, соединение боевых зарядов в электрическую сеть и подключение их к магистральным проводам, одновременный взрыв группы зарядов, расстояние между соседними шпурами составляет значение, равное не менее трех и не более восьми радиусов зоны пластической деформации, а заряжание шнуров производят зарядами одинаковой массы.

Совокупность всех указанных выше признаков предлагаемого способа в литературе нами не обнаружена.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что расстояния между зарядами выбраны таким образом, чтобы при взрыве группы исключались прямолинейные столкновения волн сжатия с удвоением амплитуды волны и разрушением среды, а полезная энергия равномерно распределялась по всей площади воздействия источника.

Для установления оптимального интервала расстояния между зарядами, обеспечивающего решение поставленной задачи, проведена серия испытаний в полевых условиях.

Испытания проводились в ОАО "Самаранефтегеофизика" на Прилукской сейсморазведочной площади. На пикетах взрыва были разбурены линейные группы из 9 шпуров глубиной 1,7 м на одинаковом расстоянии между шпурами. Расстояния между шпурами в группах меняли от 2 до 7,5 м. В шпурах были размещены заряды из аммонита 6ЖВ массой 0,2 кг. Радиус зоны пластической деформации (РПД) при взрыве одиночного заряда такой массы, рассчитанный по формуле (1), дает значение 0,877 м. Соответственно, расстояние между зарядами в группах в указанной сери испытаний составляло от 2,28 до 8,55 РПД. Для сравнения были также проведены сейсмические испытания по способу прототипа. Расстояние между зарядами в этом случае составляло 2 РПД, т.е. 1,75 м.

Регистрация возбуждаемых колебаний осуществлялась 96-канальной сейсмостанцией "Прогресс-96" c шагом дискретизации 2 мсек. Сейсмические исследования МОГТ проводились по 48-кратной симметричной схеме наблюдения с длиной базы приема 4750 м, максимальное удаление взрыв-прибор - 2375 м.

Полученные при возбуждении сейсмические записи были подвергнуты динамической обработке по программе RESOL (SDS-3) с оценкой параметров частоты максимума спектра возбуждаемого сигнала, его преобладающей частоты и разрешающей способности, энергии сигнала и помехи. Результаты измерений динамических параметров сейсмической записи программой RESOL приведены в таблице.

Значения параметров разрешающая способность сигнала, отношение сигнал/помеха и разрешающая способность записи, полученные при возбуждении упругих колебаний взрывами зарядов в группе, расположенных на расстоянии, предусмотренном настоящим изобретением, во всех случаях превышают значения аналогичных параметров, полученных при возбуждении упругих колебаний по прототипу - при взрыве группы зарядов, расположенных на расстоянии 2 РПД.

Однако при расстоянии между зарядами, равном 2,28 РПД, улучшение параметров сейсмической записи незначительное. Существенное увеличение всех показателей наблюдается при расположении зарядов на расстоянии, большем 3 РПД. Наилучшее качество сейсмозаписи получено при расстоянии между зарядами от 4 до 8 РПД. При дальнейшем увеличении расстояния между зарядами наблюдается снижение показателей сейсмической записи.

Использование предлагаемых зарядов для сейсморазведочных работ позволит улучшить качество и увеличить эффективность геофизических исследований, сократить материальные и трудозатраты.

Литература
1. И.А.Кобылкин, Б.Д.Шлеенков, А.И.Страутнэк. Способ шпуровых зарядов в сейсморазведке МОГТ. Разведочная геофизика, вып. 108, М., "Недра", 1988, с. 36-40.

2. С.А.Ловля, Б.Л.Каплан, В.В.Майоров и др. Взрывное дело, М., "Недра", 1976, с. 133-136.

Использование: в области возбуждения сейсмических волн, в том числе для проведения геофизических исследований с использованием линейной группы шпуровых зарядов взрывчатых веществ в зоне малых скоростей. Сущность изобретения: бурят линейную группу шпуров на расстоянии друг от друга, рассчитанном с учетом величины зоны пластической деформации грунта, образованной взрывом отдельного заряда группы. Заряжают шпуры зарядом взрывчатого вещества. Оснащают заряды средством инициирования. Соединяют боевые заряды в электрическую сеть и подключают их к магистральным проводам. Проводят одновременный взрыв группы зарядов. При этом расстояние между соседними шпурами составляет значение, равное не менее трех и не более восьми радиусов зоны пластической деформации, а заряжание шпуров производят зарядами одинаковой массы. Технический результат: повышение качества полевого сейсморазведочного материала за счет снижения уровня поверхностных волн помех и повышение интенсивности полезного сигнала путем выбора оптимальных расстояний между зарядами. 1 табл.

Способ возбуждения сейсмических волн, включающий бурение линейной группы шпуров на расстоянии друг от друга, рассчитанном с учетом величины зоны пластической деформации грунта, образованной взрывом отдельного заряда группы, заряжание шпуров зарядами взрывчатого вещества, оснащение зарядов средством инициирования, соединение боевых зарядов в электрическую сеть и подключение их к магистральным проводам, одновременный взрыв группы зарядов, отличающийся тем, что расстояние между соседними шпурами составляет значение, равное не менее трех и не более восьми радиусов зоны пластической деформации, а заряжание шпуров производят зарядами одинаковой массы.