相變聚能爆破中低頻震源及震源采集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源及震源采集方法，殼體內(nèi)設(shè)置有與杜瓦瓶相連接的增壓站，增壓站與空壓機相連接，在空壓機的一側(cè)設(shè)置有變頻器，變頻器上安裝有真空泵，真空泵與高壓閥相連接，高壓閥與輸液口相連接，在輸液口上方活動安裝有充氣栓，充氣栓與爆破筒螺紋連接，爆破筒與泄壓栓螺紋連接，在爆破筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體，內(nèi)腔體內(nèi)安裝有安全加熱器，安全加熱器末端的內(nèi)腔體內(nèi)活動安裝有爆破片，在充氣栓上開設(shè)有充液口，充液口的一側(cè)設(shè)置有加熱器連線口，在泄壓栓上開設(shè)有泄壓口；為我國陸地及海洋地質(zhì)勘探開發(fā)提供了行之有效的專用工具。
【專利說明】超臨界GO2相變聚能爆破中低頻震源及震源米集方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陸地及海洋地質(zhì)勘探領(lǐng)域，具體涉及一種超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源及震源采集方法。

【背景技術(shù)】
[0002]地球內(nèi)部巖層破裂引起振動的地方稱為震源。它是有一定大小的區(qū)域，又稱震源區(qū)或震源體，是地震能量積聚和釋放的地方。人為因素引起的地震的震源稱人工震源，如人工爆破，炸藥爆破，核彈試驗等。天然地震震源和人工爆破震源的性質(zhì)有很大區(qū)別。一般而言，天然地震主要發(fā)生在斷層上，以剪切錯動為止；而人工爆破震源卻是以一點為中心向周圍膨脹的過程。采用地震波形資料進行地震矩張量反演，人們可以大致地區(qū)分這兩種震源的特性。在地質(zhì)勘探領(lǐng)域，人們制造人工震源來測繪地質(zhì)面內(nèi)部的分層結(jié)構(gòu)圖，對地下地質(zhì)特征進行繪制，掌握地下地質(zhì)特征，為地質(zhì)勘探提供有力的技術(shù)參考。
[0003]目前，全球地質(zhì)物理勘探震源采集均采用兩種方法:其一，傳統(tǒng)炸藥爆轟產(chǎn)生高頻振蕩波源。其二，利用氣槍作動力產(chǎn)生低頻波源。傳統(tǒng)的震源采集方法均具有局限性。高頻波源在獲取過程中存在諸多安全隱患，同時對周邊環(huán)境及生態(tài)造成的危害較大，并且波源方向無法控制。而低頻震源信號較弱，傳播速度遲緩，衰減嚴重，實際有效半徑有限，效果欠佳。
[0004]因此，提供一種安全系數(shù)高，無有害物質(zhì)產(chǎn)生，對環(huán)境及生態(tài)構(gòu)不成危害，波源方向可控，信號傳播距離遠，波幅完整并且距離較遠，特別在海洋勘探領(lǐng)域效果突出，解決中低頻震源匱乏和技術(shù)瓶頸問題的超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源及震源采集方法，具有廣泛的市場前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種安全系數(shù)高、無有害物質(zhì)產(chǎn)生、節(jié)能環(huán)保、對環(huán)境及生態(tài)構(gòu)不成危害、波源方向可控、信號傳播速距離遠、波幅完整并且距離較遠、特別在海洋勘探領(lǐng)域效果突出、解決中低頻震源匱乏和技術(shù)瓶頸問題的超臨界C02相變聚能爆破中低頻震源及震源采集方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源，包括設(shè)置在殼體外側(cè)的杜瓦瓶，所述的殼體內(nèi)設(shè)置有與杜瓦瓶相連接的增壓站，增壓站與空壓機相連接，在空壓機的一側(cè)設(shè)置有變頻器，變頻器上安裝有真空泵，真空泵與高壓閥相連接，高壓閥與輸液口相連接，在輸液口上方活動安裝有充氣栓，充氣栓與爆破筒螺紋連接，爆破筒與泄壓栓螺紋連接，在爆破筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體，內(nèi)腔體內(nèi)安裝有安全加熱器，安全加熱器末端的內(nèi)腔體內(nèi)活動安裝有爆破片，在充氣栓上開設(shè)有充液口，充液口的一側(cè)設(shè)置有加熱器連線口，在泄壓栓上開設(shè)有泄壓口 ；所述的增壓站的一側(cè)固定安裝有外接電源線插口，外接電源線插口通過導(dǎo)線與控制器相連接，控制器上設(shè)置有空壓機微調(diào)旋鈕，空壓機微調(diào)旋鈕的一側(cè)設(shè)置有變頻器啟動鍵、增壓站啟動鍵、電源開關(guān)、停止開關(guān)和真空泵開關(guān)。
[0007]所述的輸液口上方固定安裝有充氣栓支架，充氣栓支架上設(shè)置有充氣栓固定旋鈕螺栓，在殼體的上方固定安裝有與充氣栓支架相對應(yīng)的泄壓栓支架。
[0008]所述的空壓機微調(diào)旋鈕的一側(cè)設(shè)置有空壓機壓力表、液態(tài)二氧化碳流量表和抽真空負壓表，空壓機壓力表與空壓機相連接，液態(tài)二氧化碳流量表與增壓站相連接，抽真空負壓表與真空泵相連接。
[0009]所述的爆破筒為圓柱形結(jié)構(gòu)，在爆破筒內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體，內(nèi)腔體的形狀為兩端開口細、中間粗的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，所述的爆破片外側(cè)的內(nèi)腔體內(nèi)安裝有爆破片墊片。
[0010]一種利用上述超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源采集震源的方法，其震源采集方法如下:首先將杜瓦瓶中的液態(tài)二氧化碳充裝至增壓站，開啟空壓機驅(qū)動增壓站工作，并通過真空泵將液態(tài)二氧化碳通過高壓閥輸送至輸液口，通過輸液口向充液口輸送，將液態(tài)二氧化碳通過充液口輸送至爆破筒內(nèi)，然后將爆破筒運送至施工現(xiàn)場，并將爆破筒安裝在工作面上，然后啟動安全加熱器，將液態(tài)二氧化碳瞬間還原為氣態(tài)，形成膨脹壓力，集聚的壓力在內(nèi)腔體內(nèi)迅速向爆破片方向移動，當達到爆破片的設(shè)定值后，集聚的壓力瞬間擊穿爆破片，強大的膨脹氣流通過泄壓栓上開設(shè)的泄壓口噴涌而出，產(chǎn)生震蕩波，釋放270 MPa/C m2 -350 MPa/c m2的工作壓力，震蕩波隨介質(zhì)運動迅速傳播至設(shè)置在不同位置的高靈敏震源接收裝置，通過接收裝置儲存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)震源的采集。
[0011]本發(fā)明具有如下的積極效果:首先，本發(fā)明全部過程為物理做功而非化學(xué)裂變，二氧化碳氣體十分穩(wěn)定，又具備阻燃功能，不易于周圍的液體、氣體相融合，不受高溫、高濕、高寒環(huán)境的影響，起爆過程無明火、無電弧、無振蕩短波產(chǎn)生，并且無有害物質(zhì)產(chǎn)生，警戒距離短，無粉塵污染，爆破筒可以反復(fù)使用3000次以上，既能夠并聯(lián)，也可以串聯(lián)作業(yè)，威力及方向能夠自由調(diào)節(jié)，安全系數(shù)高，使用過程及運輸過程中，遇到振動、撞擊、摩擦或火源均不會自行啟動，實用性強，陳本低，充裝、運輸、存儲、安裝安全可靠，工作和運行效率高，操作簡單，安全可靠；其次，本發(fā)明二氧化碳相變超高壓震源填補了世界空白，安全型超越傳統(tǒng)震源，波源方向可控，信號傳播距離遠，波幅完整并且距離較遠，斷層信息精確，為我國陸地及海洋地質(zhì)勘探開發(fā)提供了行之有效的專用工具，隨著該項震源的推廣應(yīng)用，必將為頁巖氣、煤層氣及石油天然氣好海洋資源勘探發(fā)揮積極有效、無可替代的獨特作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明殼體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明爆破筒結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明爆破筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]如圖1、2、3所示,一種超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源,包括設(shè)置在殼體I外側(cè)的杜瓦瓶，所述的殼體I內(nèi)設(shè)置有與杜瓦瓶相連接的增壓站6，增壓站6與空壓機8相連接，在空壓機8的一側(cè)設(shè)置有變頻器5，變頻器5上安裝有真空泵7，真空泵7與高壓閥9相連接，高壓閥9與輸液口 11相連接，在輸液口 11上方活動安裝有充氣栓25，充氣栓25與爆破筒26螺紋連接，爆破筒26與泄壓栓27螺紋連接，在爆破筒26內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體31，內(nèi)腔體31內(nèi)安裝有安全加熱器32，安全加熱器32末端的內(nèi)腔體31內(nèi)活動安裝有爆破片33，在充氣栓25上開設(shè)有充液口 28，充液口 28的一側(cè)設(shè)置有加熱器連線口 29，在泄壓栓27上開設(shè)有泄壓口 30 ;所述的增壓站6的一側(cè)固定安裝有外接電源線插口 2，外接電源線插口 2通過導(dǎo)線與控制器3相連接，控制器3上設(shè)置有空壓機微調(diào)旋鈕17，空壓機微調(diào)旋鈕17的一側(cè)設(shè)置有變頻器啟動鍵19、增壓站啟動鍵20、電源開關(guān)21、停止開關(guān)22和真空泵開關(guān)23。
[0016]所述的輸液口 11上方固定安裝有充氣栓支架10，充氣栓支架10上設(shè)置有充氣栓固定旋鈕螺栓12，在殼體I的上方固定安裝有與充氣栓支架10相對應(yīng)的泄壓栓支架24。所述的空壓機微調(diào)旋鈕17的一側(cè)設(shè)置有空壓機壓力表15、液態(tài)二氧化碳流量表14和抽真空負壓表13，空壓機壓力表15與空壓機8相連接，液態(tài)二氧化碳流量表14與增壓站6相連接，抽真空負壓表13與真空泵7相連接。所述的爆破筒26為圓柱形結(jié)構(gòu)，在爆破筒26內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體31，內(nèi)腔體31的形狀為兩端開口細、中間粗的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，所述的爆破片33外側(cè)的內(nèi)腔體31內(nèi)安裝有爆破片墊片34。
[0017]一種利用上述超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源采集震源的方法，其震源采集方法如下:首先將杜瓦瓶中的液態(tài)二氧化碳充裝至增壓站6，開啟空壓機8驅(qū)動增壓站6工作，并通過真空泵7將液態(tài)二氧化碳通過高壓閥9輸送至輸液口 11，通過輸液口 11向充液口 28輸送，將液態(tài)二氧化碳通過充液口 28輸送至爆破筒26內(nèi)，然后將爆破筒26運送至施工現(xiàn)場，并將爆破筒26安裝在工作面上，然后啟動安全加熱器32，將液態(tài)二氧化碳瞬間還原為氣態(tài)，形成膨脹壓力，集聚的壓力在內(nèi)腔體31內(nèi)迅速向爆破片33方向移動，當達到爆破片33的設(shè)定值后，集聚的壓力瞬間擊穿爆破片33，強大的膨脹氣流通過泄壓栓27上開設(shè)的泄壓口 30噴涌而出，產(chǎn)生震蕩波，釋放270 MPa/c Hl2 -350 MPa/c rtf的工作壓力，震蕩波隨介質(zhì)運動迅速傳播至設(shè)置在不同位置的高靈敏震源接收裝置，通過接收裝置儲存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)震源的采集。
[0018]本發(fā)明在使用時，首先檢測二氧化碳濃度，然后使用專業(yè)管道連接至增壓站6，把爆破筒26的兩端的充氣栓25泄壓栓27與爆破筒26連接后鎖止在充氣栓支架10和泄壓栓支架24上，并在內(nèi)腔體31內(nèi)置入安全加熱器32、爆破片33和爆破片墊片34。啟動電源開關(guān)21，并開啟真空泵開關(guān)23，啟動真空泵7與高壓閥9，通過輸液口 11和充液口 28開始向爆破筒26壓縮液態(tài)二氧化碳，當達到飽和狀態(tài)時自動停機。此時卸下爆破筒26并攜帶至現(xiàn)場。并將安全加熱器32的電源線連接后檢查線路。然后將爆破筒26置入地下，通過外置的發(fā)爆器啟動安全加熱器32，安全加熱器32收到強電流沖擊時，內(nèi)部的物質(zhì)產(chǎn)生熱能，把液態(tài)二氧化碳在4毫秒內(nèi)氣化，瞬間集聚壓力達到充填量的600倍，將爆破片33擊穿，釋放工作壓力達到270 MPa/c m2 -350 MPa/c m2，震蕩波由此產(chǎn)生，并迅速按照設(shè)定方向輻射，深度可達到數(shù)千米，反射波由自動接收裝置記錄并存儲。
[0019]本發(fā)明二氧化碳相變超高壓震源系統(tǒng)與震源采集方法有效結(jié)合，利用二氧化碳相變超高壓震源系統(tǒng)產(chǎn)生反射波，并采用震源采集方法采集震源數(shù)據(jù)，有效的在陸地及海洋地質(zhì)勘探領(lǐng)域發(fā)揮其積極作用，高效快捷，為震源采集提供了新的技術(shù)支持。
【權(quán)利要求】
1.一種超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源，包括設(shè)置在殼體(I)外側(cè)的杜瓦瓶，其特征在于:所述的殼體(I)內(nèi)設(shè)置有與杜瓦瓶相連接的增壓站(6)，增壓站(6)與空壓機(8)相連接，在空壓機(8)的一側(cè)設(shè)置有變頻器(5)，變頻器(5)上安裝有真空泵(7)，真空泵(7)與高壓閥(9)相連接，高壓閥(9)與輸液口(11)相連接，在輸液口(11)上方活動安裝有充氣栓(25 )，充氣栓(25 )與爆破筒(26 )螺紋連接，爆破筒(26 )與泄壓栓(27 )螺紋連接，在爆破筒(26)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體(31)，內(nèi)腔體(31)內(nèi)安裝有安全加熱器(32)，安全加熱器(32)末端的內(nèi)腔體(31)內(nèi)活動安裝有爆破片(33)，在充氣栓(25)上開設(shè)有充液口( 28)，充液口(28)的一側(cè)設(shè)置有加熱器連線口(29)，在泄壓栓(27)上開設(shè)有泄壓口(30);所述的增壓站(6)的一側(cè)固定安裝有外接電源線插口(2)，外接電源線插口(2)通過導(dǎo)線與控制器(3)相連接，控制器(3)上設(shè)置有空壓機微調(diào)旋鈕(17)，空壓機微調(diào)旋鈕(17)的一側(cè)設(shè)置有變頻器啟動鍵(19)、增壓站啟動鍵(20)、電源開關(guān)(21)、停止開關(guān)(22)和真空泵開關(guān)(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源，其特征在于:所述的輸液口(11)上方固定安裝有充氣栓支架(10)，充氣栓支架(10)上設(shè)置有充氣栓固定旋鈕螺栓(12)，在殼體(I)的上方固定安裝有與充氣栓支架(10)相對應(yīng)的泄壓栓支架(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源，其特征在于:所述的空壓機微調(diào)旋鈕(17)的一側(cè)設(shè)置有空壓機壓力表(15)、液態(tài)二氧化碳流量表(14)和抽真空負壓表(13)，空壓機壓力表(15)與空壓機(8)相連接，液態(tài)二氧化碳流量表(14)與增壓站(6)相連接，抽真空負壓表(13)與真空泵(7)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源，其特征在于:所述的爆破筒(26)為圓柱形結(jié)構(gòu)，在爆破筒(26)內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔體(31)，內(nèi)腔體(31)的形狀為兩端開口細、中間粗的圓柱形腔體結(jié)構(gòu)，所述的爆破片(33)外側(cè)的內(nèi)腔體(31)內(nèi)安裝有爆破片墊片(34)。
5.一種利用權(quán)力要求I所述的超臨界CO2相變聚能爆破中低頻震源采集震源的方法，其特征在于:其震源采集方法如下:首先將杜瓦瓶中的液態(tài)二氧化碳充裝至增壓站(6)，開啟空壓機(8 )驅(qū)動增壓站(6 )工作，并通過真空泵(7 )將液態(tài)二氧化碳通過高壓閥(9 )輸送至輸液口(11)，通過輸液口(11)向充液口(28)輸送，將液態(tài)二氧化碳通過充液口(28)輸送至爆破筒(26 )內(nèi)，然后將爆破筒(26 )運送至施工現(xiàn)場，并將爆破筒(26 )安裝在工作面上，然后啟動安全加熱器(32)，將液態(tài)二氧化碳瞬間還原為氣態(tài)，形成膨脹壓力，集聚的壓力在內(nèi)腔體(31)內(nèi)迅速向爆破片(33)方向移動，當達到爆破片(33)的設(shè)定值后，集聚的壓力瞬間擊穿爆破片(33)，強大的膨脹氣流通過泄壓栓(27)上開設(shè)的泄壓口(30)噴涌而出，產(chǎn)生震蕩波，釋放270 MPa/c m2 -350 MPa/c m2的工作壓力，震蕩波隨介質(zhì)運動迅速傳播至設(shè)置在不同位置的高靈敏震源接收裝置，通過接收裝置儲存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)震源的采集。
【文檔編號】G01V1/133GK104297778SQ201410607421
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】王海平 申請人:河南省漢唐進出口有限公司