[其他]地球物理勘探用地面定向震源弹

说明书

本实用新型是关于石油、煤炭、水文等地震勘探产生震源的实用新型。

该技术领域的已有技术，专利文件昭54－4082中公开了人工地震勘探地质结构纪录反射波的方法，并说明在地面起震有三种震源，但没有公开其结构内容。专利文件US4313380中公开了井下分装药地震勘探，要打井装药，成本较高。专利文件US4177－732公开了起震导爆索，其震源威力不集中。另外，我国胜利一号地震勘探火箭震源，火箭笨重，在车辆难以运行的地区搬运困难。

鉴于上述已有技术现状，本实用新型的目的是设计一种新型的地球物理勘探用地面定向震源弹，特别适用于油田打井极其困难的，连续大面积地表岩石出露或岩石埋藏较浅的地区。用井炮要打10～50米深井，而该弹不打井，用地面定向震源弹勘探代替部分或全部井炮。该震源弹具有体积小、威力大、操作方便、不用打井，对机械施工困难探区尤为方便。

本实用新型采用炮弹聚能效应装药的爆炸及其作用原理，当炸药爆炸后产生向下集中的能量，根据这一设想，确定应用地震勘探的地面定向震源弹设计思想是：①    能产生定向的能量集中的有效弹性波；②    对地面推动作用面积大；③    对地面作用时间长，炸药密度和爆速乘积近似于岩石密度和岩石传播速度的乘积即耦合关系（炸药爆炸对岩石的耦合关系，在地震勘探爆炸中极为重要。耦合度即炸药特征阻抗与介质特征阻抗之比。炸药特征阻抗与岩石匹配得越好（阻抗比越接近于1），则有炸药越多的能量转换到岩石上，可产生最大地震振幅或能量。）；④    提高炸药爆炸后有效装药量；⑤    在施工上应用组合形式压制干扰波。

本实用新型是针对石油、煤炭勘探中遇到大面积岩石，山沟机械化无法施工，河道砾岩层打井极其困难的情况下，采用地面，岩石顶面或挖一浅坑（＜1米）组合放炮，达到优于井炮的地质勘探效果。除此以外对一般土质地层也同样适用，能达到井炮的效果。这种弹对加快勘探速度，降低成本，减轻工人劳动强度，改善操作条件，提高物理地质剖面质量具有很大的积极效果。

本实用新型中有四种不同结构实例，如下附图。

图1和图2表示0.5公斤和1公斤装药地面定向震源弹的半剖视图。图中1表示传爆系统；2表示装高能炸药的主装药；3表示聚能穴的定向角，有圆锥角形穴（图1中3）和半圆球形穴（图2中3a）；4表示塑料外壳包装。图1和图2中的传爆系统位于该弹上部，用于该弹起爆。聚能穴位于下部，利用装药一端的空穴以提高局部破坏作用的效应。当爆炸后产生向下集中的能量，就产生定向有效弹性波。聚能穴的形状与弹的重量或聚能效应有关。

图3表示另一种1公斤装药地面定向震源弹的半剖视图。图中1表示传爆系统；2表示主装药；2a表示副装药；3a表示半圆球形一次聚能穴；3b表示半圆球形二次聚能穴；4表示塑料外壳包装。该弹外形呈双截圆柱形与圆柱体形的组合形，5表示隔板；图3与图1和图2不同是增加了惰性材料隔板5和副装药2a，目的在于改变在药柱中传播的爆轰波形，控制爆轰方向和到达聚能穴的时间，从而提高爆炸载荷，增加能量向下，达到提高地震效果的目的。聚能穴3a和3b的组合在于提高聚能效应的效果。

图4表示2.5公斤装药地面定向震源弹的半剖视图。图中1表示传爆系统；2表示聚能装药的主装药；3表示圆锥角形聚能穴；4表示塑料外壳包装；5表示隔板；6表示空位。该弹外形呈截圆锥形。隔板5的作用与图3相同。该弹增加空位6，目的是提高聚能穴的爆炸高度，达到提高爆炸载荷。

本实用新型应用于石油勘探，采用组合形式，每组弹的数量视地质构造不同而异，例如岩石顶面，要求勘探深度深，则可采用大组合即2×10组合，如系黄土、砂土地表可采用3×10组合。若是应用于煤田勘探可采用小组合，还可挖一浅坑埋下更好。一般采用1×5组合或2×5组合。考虑到不同地质用装药量不同，有0.5公斤／发、1公斤／发、1.5公斤／发、2.5公斤／发不同规格的装药地面定向震源弹（见图1、2、3、4），可在施工中视需要而选用。

本实用新型在设计时充分考虑到自然条件对产品性能的影响，例如：能适用于－40℃～＋50℃环境；光药柱（注药）浸入水中24小时起爆正常；常温起爆率100％；枪击不燃、不爆；10米自由落体不燃不爆；运输、使用、保管安全等。

本实用新型尤其与导爆索串联，无论是在操作方法上和地质勘探效果上效果更佳。