Способ возбуждения поперечных сейсмических волн Советский патент 1991 года по МПК G01V1/13 

Изобретение относится к сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при проведении вертикального сейсмического профилирования глубоких скважин, а также во всех случаях, где необходимо проведение многократных и идентичных направленных воздействий на среду из одной и той же точки профиля наблюдений.

Известен способ возбуждения поперечных сейсмических волн взрывами в полостях с поглотителем, при котором взрыв заряда взрывчатого вещества производится на вертикальной стенке искусственно созданной полости засыпанной разрыхленным грунтом.

Однако решение не позволяет возбуждать поперечные ванны, не обеспечивает достаточной эффективности возбуждения поперечных волн за счет поглощения энергии взрыва в разрыхленном грунте, находящемся в полости, малыми зарядами и, кроме того, не позволяет производить последовательное многократное направленное взрывное воздействие на стенки искусственно созданной полости, вследствие их разрушения от предыдущего взрыва.

Наиболее близким к изобретению является способ возбуждения поперечных сейсмических волн путем создания асимметричного поля для.возбуждения поперечных сейсмических волн в грунте, при котором в грунте искусственно создают неоднородность в виде обнаженной вертикальной поверхности с последующим бурением возле нее скважин и взрывом в них зарядов взрывчатых веществ, размещенных со стороны ненарушенного грунта.

Однако этот способ не обеспечивает эффективное возбуждение поперечных волн малыми зарядами за счет снижения горизонтальной направленности взрывного воздействия. Кроме того, данный способ не обеспечивает многократной повторяемости взрывного воздействия вследствие разрушения скважин и вывала грунта с обнаженной вертикальной поверхности. Для повторного возбуждения необходимо менять местоположение скважины относительно обнаженной поверхности, что резко ухудшает идентичность одинаковых по величине заряда воздействий на грунт.

Цель изобретения - повышение эффективности возбуждения поперечных волн при одновременном увеличении числа последовательных взрывов в одной и той же скважине.

В известном способе возбуждения поперечных сейсмических волн, включающем создание искусственной неоднородности в грунте с последующим бурением возле нее скважины и взрывом в ней заряда взрывчатого вещества (ВВ), полость скважины заполняют грунтоводяной смесью.

Для увеличения числа последовательных взрывов в одной и той же скважине эту скважину обсаживают трубчатым контуром с отверстиями, расположенными на его боковой поверхности.

Качественное изменение свойств заполнителя скважинной полости, в которую помещен заряд В В, на грунтоводяную смесь в сравнении с разрыхленным грунтом или водой обеспечивает симметрирование взрывного воздействия на стенки скважины и более равномерное распределение напряжений, причем благодаря слабой сжимаемости воды и вытеснению защемленного воздуха из заполнителя резко снижается затухание ударных волн в скважине, что позволяет уменьшить величину заряда для однократного воздействия.

В результате взрыва заряда ВВ в грунтоводяной смеси на внутреннюю поверхность замкнутого трубчатого контура действует сильная ударная волна, которая заставляет контур расширяться относительно вертикальной оси. Стенки трубчатого контура, в свою очередь, передают это движение прилегающим слоям грунта в виде осесимметричного возмущения. При этом деформации грунта не выходят за пределы упругости, что является следствием ослабляющего действия замкнутого трубчатого контура. Это позволяет многократно повторять взрывы одного и того же заряда без разрушения полости скважины, а значит, и

без изменения параметров сейсмических волн.

Вместе с тем, ударная волна производит и прямое воздействие на грунт через боковые отверстия в трубчатом замкнутом

0 контуре, существенно повышая степень сжатия породы на открытых участках. Симметричное распределение напряжений в пространстве, прилегающем к скважине, нарушается, что вызывает генерацию не5 скомпенсированных сил в горизонтальной плоскости параллельной дневной поверхности, Одновременно симметричная часть волны сжатия, распространяющаяся в направлении, противоположном боковым от0 верстиям трубчатого контура, взаимодействует с границей зоны искусственной неоднородности, что вызывает дополнительную асимметрию в распределении сжимающих напряжений. Это резко усили5 вает эффект направленного по горизонтали воздействия и приводит к возбуждению в грунте поперечных волн. Для сохранения условий упругого деформирования породы без ее заметного разрушения сквозь боко0 вые отверстия замкнутого трубчатого контура установлено, что предельная суммарная площадь боковых отверстий должна составлять половину от части поверхности трубы, содержащей эти отверстия и замыкающей

5 центральный двугранный угол 120°.

На чертеже показана схема реализации предложенного способа.

На заданной точке профиля в поверхностном слое земли 1, где ведут возбуждение

0 поперечных волн в обсаженной скважине 2, размещают линейный заряд и образуют искусственную неоднородность 3 в форме траншеи либо разрушенной породы. Глубина этой неоднородности 3 должна быть бо5 лее 1 м, ширина не меньше 0,5 м, а длина вдоль профиля не превышает 5 м. Эта неоднородность создается при помощи раскапывания поверхностного слоя земли 1 экскаваторами (траншея) или рыхлением

0 плужными ножами. Можно использовать взрывной способ создания неоднородности. С этой целью в центре и по краям предполагаемой зоны разрушения разбуривают три ряда скважин с расстоянием между ни5 ми 1 м по квадратной сетке. Глубина забоя скважин определяется мощностью однократного воздействия и в среднем не превышает 5 м. На забой каждой скважины и в среднюю часть по глубине размещают заряды ВВ в весовой пропорции 2:1 соответственно. В дальнейшем производят взрывы зарядов поочередно или одновременно. Недостаток этого способа в том, что практически невозможно определить положение границы неоднородности, что снижает эффективность возбуждения поперечных волн.

Затем размечают рабочие ряды скважин на расстоянии 1 м от края искусственной неоднородности и бурят скважины, В образовавшиеся цилиндрические полости задавливают трубчатые замкнутые контуры с отверстиями 4. При задавливании труб их ориентируют таким образом, чтобы боковая поверхность контура, содержащая отверстия 4, находилась на противоположной стороне скважины по отношению к неоднородности 3. Полученный ряд скважин заливают сначала водой на 50% объема и добавляют постепенно разрыхленный грунт до заполнения скважины до поверхности земли. В качестве разрыхленного грунта используют шлам от бурения рабочего ряда скважин. При этом внутри обсаженной скважины 2 образуется грунтоводяная смесь 5, в которую опускаются удлиненные заряды ВВ 6, составленные обычно из нескольких нитей детонирующего шнура (ДШ). На этом подготовительные операции заканчиваются и по команде с блока управления сейсмостанции производят подрыв зарядов ВВ 6 одновременно в рабочем ряду скважин, либо по очереди один за другим в зависимости от условий задачи. Для повторного воздействия необходимо опустить в скважины 2 новые заряды ВВ 6 и произвести их подрыв по заданной программе. При этом амлитудно-частотная характеристика взрывного воздействия

сохраняется постоянной на протяжении 50 последовательных подрывов зарядов 2 м ДШ в две нити. Этого количества воздействий вполне достаточно, чтобы провести вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП) скважины глубиной 1500 м с шагом прибора 30 м по глубине.

Предложенный способ возбуждения, обладая простотой исполнения, используя

традиционные для сейсморазведки технические средства, позволяет существенно (примерно в 10 раз) повысить эффективность возбуждения поперечных волн с одновременным увеличением качественных

показателей, связанных с идентичностью и направленностью взрывного воздействия на среду.

Формула изобретения Способ возбуждения поперечных волн

сейсмических волн, включающий создание неоднородности в грунте с последующим бурением возле нее скважин и взрывом в обсаженных металлическими трубами с отверстиями на боковых поверхностях скважинах линейных зарядов взрывчатых веществ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности возбуждения поперечных волн при одновременном увеличении числа последовательных

взрывов в одной и той же скважине, полости металлических труб заполняют грунтоводя- ной смесью в соотношении 1:1 по объему, а отверстия на боковой поверхности труб, суммарная площадь которых не превышает

половины от части поверхности трубы, содержащей эти отверстия и в поперечном сечении замыкающей центральный двугранный угол 120°. ориентируют в противоположную от неоднородности сторону.

Изобретение относится к сейсмической разведке месторождений полезных ископаемых и может быть использовано при проведении вертикального сейсмического профилирования глубоких скважин, г также во всех случаях, где необходимо проведение многократных и идентичных направленных воздействий на среду из одной и той же точки профиля наблюдений. Целью изобретения является повышение эффективности возбуждения поперечных волн при одновременном увеличении числа последовательных взрывов в одной и той же скважине. Цель изобретения достигается за счет заполнения полости металлических труб грун- товодяной смесью в соотношении 1:1 по объему, при этом суммарная площадь отверстий на боковой поверхности труб не превышает половины от части поверхности, впоперечном сечении замыкающий центральный двугранный угол 120°. 1 ил.