[发明专利]一种确定均匀介质中最佳激发井深的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及石油物探技术，是一种确定均匀介质中最佳激发井深的方法。

背景技术

石油地震勘探目前激发井深的设计主要有两种途径：(1)进行井深试验，对井深试验的单炮频率、能量和信噪比进行分析，确定激发井深；(2)通过微测井调查，确定近地表的速度、岩性和潜水面深度，在某一速度界面或者物性界面下3-5米，确定为激发深度。

第一种方法是石油物探行业多年来一直沿用的方法，采用相同的井数和相同总药量的前提下，通过不同的井深激发，来对比哪种激发井深得到的单炮资料频率高，能量强，信噪比高。

第二种方法首先考虑到的是激发的能量要有效下传，必须把井深设计某个物理界面之下，其中虚反射界面是一个很有用的设计激发井深的界面。

其次考虑速度界面，通过表层调查工作，可以绘制工区的近地表结构图，因此能够把每个炮点位置的高速层埋深估算出来，指导每个炮点的激发井深设计，这样做的缺点是，井深受高速层界面的深度变化非常大，导致激发井深出现剧烈起伏。也使得激发子波的一致性变差。

再次就是考虑激发的岩性，根据地球物理的常识，井深越深，岩层的压实作用越明显，围岩的密度增加，含水性增加，炸药包和围岩的耦合性更好；这样激发子波的频率较高，激发能量强。但是这种考虑激发岩性的说法完全都是定性的，不能准确的描述岩性是如何影响激发效果的，尤其是在近地表的岩性变化很微弱的探区(巨厚黄土层/巨厚流沙层)，岩性更加不具有指导激发井深设计的用途。

最后是激发井深设计要考虑到潜水面因素的影响，在经典的地球物理勘探教程中，在潜水面以下3-5m激发能够获得非常好的子波频率，能够获得非常好的激发能量。因此采用潜水面以下激发，也是使用最多的地震勘探激发井深设计方法。

第一种方法的不足是试验的单炮的采集过程存在人为操作误差，试验单炮记录的进行频率、能量和信噪比分析时，因为分析时窗大小和位置的不同，分析结果出现巨大差异。

第二种方法的不足，近地表的界面变化很大，以高速层为例，从10m-100m甚至更大的范围，设计结果严重偏离理论值，对工区的激发井深设计造成很大难度。

但是，对于在近地表100m内没有明显的虚反射界面，没有高速界面，没有潜水面的情况下，对于近地表为干燥疏松的黄土或者流沙，上述方法中没有提出确定激发井深的准则和方法。

发明内容

本发明目的是提供一种在地表没有明显的虚反射界面，没有高速界面，没有潜水面的干燥疏松土体的确定均匀介质中最佳激发井深的方法。

本发明通过以下步骤实现：

1)根据使用炸药的性能参数计算出炸药在地下爆炸的推力F；按照爆炸向上推力是爆炸推力的1/8计算一炮组合井爆炸向上的推力F_上推力：

F_上推力＝组合井数×F÷8；

所述的爆炸的推力F计算是利用以下动能公式：

其中，m是炸药质量，v是炸药的爆速，F是一个井眼的爆炸推力，S是半个井距。

所述的炸药的爆速为5000—6000m/s，取平均值5500m/s。

2)用下式计算最佳激发井深H：

爆炸推力F_上推力＝H×T×ρ×9.8N/kg+F₃+F₄；

式中：F_上推力—步骤1)中计算得到的炸药爆炸向上的推力；

H—激发井深；

T—组合井围成的地面投影面积；

ρ—土体密度；

F₃—土体向上运动与四周围岩产生的摩擦力；

F₄—土体在平衡状态时受到的水平应力。

所述的土体密度ρ的计算是使用已知重量和体积的容器，采集2个以上的原生土样，利用密度公式m₂＝ρv₂计算出土样的平均密度，式中：m₂是土样的重量，v₂是土样的体积。

所述的土体向上运动与四周围岩产生的摩擦力F₃采用以下公式计算：

F₃＝所有组合井围成土体与四周围岩的面积×土体颗粒间的自由摩擦阻力；

所述的土体颗粒间的自由摩擦阻力测量是：相同体积土体缓慢向水平面倾倒形成的圆椎体，圆椎体的侧面和水平面的夹角θ是做斜面上物体重力G的分解时所用的角度，土体颗粒间的自由摩擦阻力fc：fc＝G×sinθ。