精确地震勘探中炸药激发约束因素探究

刘伟 丁洪文 张伟

摘  要：地震勘探即利用人工施工方法从而引起地壳振动，其中炸药震源是目前最频繁被应用于陆地地震勘探中，同时也是决定采集石油或天然气资源品质的关键保障，所以炸药震源的合理使用可以大大提高激发质量，并有效减少了次生化危机的发生机率，是地震勘探事业进步的重要推动力量。本文就通过对地震勘探中的炸药激发中的爆破约束因素展开探究。

关键词：精确;地震勘探;炸药激发;约束因素

地震勘探则的方法有炸药爆炸和可控震源振动，炸药爆炸是被广泛的应用于陆地与海洋地震勘探中的爆炸震源，在进行陆地地震勘探的重要震源是炸药。其通过炸药激发方法向地表施工激发地震波，地震波经过一系列的物理反应和不同介质的影响，再利用精密的探测仪器接受地震波信号，再严格按照规范的观测方式记录好事先标定点的振动信息，例如震源特性、地下岩层的主要分层结构、地震波的检测位置等;最后利用探测到的信息再经过加工整合处理后可以得出推断某片地下地质机构和布局，方便日后开采与采集工作的顺利进行，并可以有效的保护好土地或海洋环境资源，这也是企业开启地震勘探事业最重要原因。

一、地震勘探中炸药激发的约束因素

地震勘探是探索地表结构的重要手段，是矿山企业、国家物理研究局以及地球物理勘探公司收集地质资料的关键步骤。早在以前，很多物理学家就已经对地表结构展开深入的探究，并经过许多试验得出了一些地震勘探中炸药激发的约束因素。第一，不同介质的影响。在较为松软的介质条件相比于紧密的介质条件下炸药激发所产生的震幅频率要大得多;即执行方可以根据研究地的主要存在介质而调整炸药的使用量，避免造成地质报告结果的不准确以及炸药资源的浪费。第二，根据反射波频谱的程度变化呈现出函数关系，当其位于低速层时，炸药激发产生的震幅频率比其在更低的低速层面条件下激发的产生程度会变得更加低下，而且一般震幅频率还会随着开采深度的增加而增高。另外，相比于在软岩阶层，其在坚硬性能较好的岩石里炸药激发产生的震幅频率会比较高。同时，反射波频谱和炸藥的使用药量也成一定的函数关系，较重大的炸药药量会使低频或更低频的激发地层程度增大，但是其过大的炸药药量也限制了爆炸压力的快速增长，导致了其所产生的弹性波振动振幅相对较小。那么，执行方则可知道使用高爆速炸药会比使用低爆速炸药预期所产生的反射振幅大，是地震勘探中炸药激发须知的重要信息之一。

二、如何选好地震勘探中的炸药激发因素

1.爆炸的作用

地震勘探爆破即炸药爆炸时对所涉及范围的岩土的作。由于岩土介质不同、岩土不均质性和各向异性以及炸药爆炸反应所产生的高温、高压、高速度等复杂因素下的种种影响，执行方只能通过观察爆破发出的宏观现象进行爆破作用分析，从而对炸药激发因素进一步研究。爆破的内部作用只位于地面一下位置，并没有通过宏观现象中表现出来，根据炸药的破坏特征可以将其分为压缩圈、破碎圈以及震动圈三个地层范围。比如压缩粉碎圈内岩石可直接受到炸药爆炸的压力和高温作用下，可塑性的岩石会因为受到压缩力而形成空腔;弹脆性岩石会被粉碎。并且过程中其能量消耗过大，导致了爆破的作用力急剧下降，所以压缩粉碎圈的作用范围比较小，只能作用于半径不超过炸药包半径的2～3倍。但是破碎圈的作用范围可以到达炸药包半径的8～10倍;而震动圈的爆破力的作用不足以破坏岩石的结构，只能产生弹性振动，不过其震动圈的范围很大，可直至爆破作用力完全停止[1]。

爆破外部作用即可以理解为爆炸的宏观表现，是炸药爆破能力与爆破具体表达的作用程度，可根据炸药的使用药量以及埋置的深度而产生不同效果程度的影响。无论是爆炸的内部作用还是外部作用，都是获取地震勘测信息的重要组成部分，其可以帮助分析利用爆炸震源的地质勘探的具体情形，为挖掘地震勘探炸药激发的约束因素提供信息支撑。

2.炸药类型和形状是炸药激发的关键约束因素

除了炸药的使用药量会对地表产生不同程度的影响之外，炸药的类型与形状也深深影响着地震勘探炸药激发，其通常分为细长药柱型和聚能弹两种。细长药柱爆破速度的不同设计可以激发出不同程度的宽频带以及高能量的地震波等。若是在一个在理想环境条件下，细长药柱的爆破速度和其所需激发介质中的地震波传播速度一样[2]，因为细长药柱每一个小单元的药量非常微小，其所激发的地震波高频成分组成十分丰富，通过整合可以得到比较详细的宽频带以及高能量的地震波。那么，细长药柱的每一个小单元的炸药所激发出的地震波可以通过不断的互相叠加从而达到加大爆炸能量的最终目的，使爆炸的影响范围增大，所能获取的地质信息也持续在增多。但是这仅仅是在理想的环境情况下才能实现的，在实际的地震勘探中执行方不可忽视的一点就是地质的不同介质以及其能被允许的弹性位移问题，种种难以控制统一的因素使爆炸形成漏洞，使爆炸形式改变为执行方不希望出现并不会采取的纵向长条形。所以，细长药柱型的炸药在地震勘探炸药激发中不被选用。

而聚能弹在弹性的地质介质中所激发地震波和使用炸药的爆炸穿透能力可以说是毫无关联。因为通过物理研究表明爆炸的穿透能力在任何情况之下都无法改变弹性位移的极限问题，简单言之就是聚能弹对激发地震勘探的弹性波没有起到作用。通常执行方都会让爆炸能力聚集到一个点以使爆炸能量最大化，但是让聚能弹爆炸能量聚集到一个点时并不利于炸药激发的进行，而是要让其的爆炸能量向下半部分空间且进行均匀的分布进而形成爆炸半径较大的球面，使爆炸效果波及的范围更大。但是根据实践经验来看，使用聚能弹很少能见到优异的效果[3]。

三、结语

综上所述，地震勘探是地球物理勘探中的重要途径，其是以地表岩石的弹塑性为基础跳板，再通过炸药巨大的爆炸能量对地层的介质发挥作用，利用炸药激发浅层层位所产生地震波，并使用精密的地震勘探仪器检测地质中所含资源的赋存形态，整理出地质报告为资源开采和收集提供依据基础，降低次生化危机的发生而造成不可挽回的环境破坏。所以，精确探明地震勘探中炸药激发约束因素是不可或缺的探究步骤。

参考文献：

[1]陈凯滨，胡峰，李彪，李子轩.精确地震勘探中炸药激发约束因素分析[J].工程爆破，2020，26（03）：68-74.

[2]王益民. 基于不同地表介质震源子波响应的炸药激发效果影响因素研究[D].浙江大学，2017.

[3]陈杰. 复杂地区炸药震源激发方法研究[D].西南石油大学，2016.

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