[发明专利]超临界CO2相变聚能爆破中低频震源及震源采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及陆地及海洋地质勘探领域，具体涉及一种超临界CO₂相变聚能爆破中低频震源及震源采集方法。

背景技术

    地球内部岩层破裂引起振动的地方称为震源。它是有一定大小的区域，又称震源区或震源体，是地震能量积聚和释放的地方。人为因素引起的地震的震源称人工震源，如人工爆破，炸药爆破，核弹试验等。天然地震震源和人工爆破震源的性质有很大区别。一般而言，天然地震主要发生在断层上，以剪切错动为止；而人工爆破震源却是以一点为中心向周围膨胀的过程。采用地震波形资料进行地震矩张量反演，人们可以大致地区分这两种震源的特性。在地质勘探领域，人们制造人工震源来测绘地质面内部的分层结构图，对地下地质特征进行绘制，掌握地下地质特征，为地质勘探提供有力的技术参考。

目前，全球地质物理勘探震源采集均采用两种方法：其一，传统炸药爆轰产生高频振荡波源。其二，利用气枪作动力产生低频波源。传统的震源采集方法均具有局限性。高频波源在获取过程中存在诸多安全隐患，同时对周边环境及生态造成的危害较大，并且波源方向无法控制。而低频震源信号较弱，传播速度迟缓，衰减严重，实际有效半径有限，效果欠佳。

因此，提供一种安全系数高，无有害物质产生，对环境及生态构不成危害，波源方向可控，信号传播距离远，波幅完整并且距离较远，特别在海洋勘探领域效果突出，解决中低频震源匮乏和技术瓶颈问题的超临界CO₂相变聚能爆破中低频震源及震源采集方法，具有广泛的市场前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种安全系数高、无有害物质产生、节能环保、对环境及生态构不成危害、波源方向可控、信号传播速距离远、波幅完整并且距离较远、特别在海洋勘探领域效果突出、解决中低频震源匮乏和技术瓶颈问题的超临界CO2相变聚能爆破中低频震源及震源采集方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种超临界CO₂相变聚能爆破中低频震源，包括设置在壳体外侧的杜瓦瓶，所述的壳体内设置有与杜瓦瓶相连接的增压站，增压站与空压机相连接，在空压机的一侧设置有变频器，变频器上安装有真空泵，真空泵与高压阀相连接，高压阀与输液口相连接，在输液口上方活动安装有充气栓，充气栓与爆破筒螺纹连接，爆破筒与泄压栓螺纹连接，在爆破筒内设置有内腔体，内腔体内安装有安全加热器，安全加热器末端的内腔体内活动安装有爆破片，在充气栓上开设有充液口，充液口的一侧设置有加热器连线口，在泄压栓上开设有泄压口；所述的增压站的一侧固定安装有外接电源线插口，外接电源线插口通过导线与控制器相连接，控制器上设置有空压机微调旋钮，空压机微调旋钮的一侧设置有变频器启动键、增压站启动键、电源开关、停止开关和真空泵开关。

所述的输液口上方固定安装有充气栓支架，充气栓支架上设置有充气栓固定旋钮螺栓，在壳体的上方固定安装有与充气栓支架相对应的泄压栓支架。

所述的空压机微调旋钮的一侧设置有空压机压力表、液态二氧化碳流量表和抽真空负压表，空压机压力表与空压机相连接，液态二氧化碳流量表与增压站相连接，抽真空负压表与真空泵相连接。

所述的爆破筒为圆柱形结构，在爆破筒内设置有内腔体，内腔体的形状为两端开口细、中间粗的圆柱形腔体结构，所述的爆破片外侧的内腔体内安装有爆破片垫片。

 一种利用上述超临界CO₂相变聚能爆破中低频震源采集震源的方法，其震源采集方法如下：首先将杜瓦瓶中的液态二氧化碳充装至增压站，开启空压机驱动增压站工作，并通过真空泵将液态二氧化碳通过高压阀输送至输液口，通过输液口向充液口输送，将液态二氧化碳通过充液口输送至爆破筒内，然后将爆破筒运送至施工现场，并将爆破筒安装在工作面上，然后启动安全加热器，将液态二氧化碳瞬间还原为气态，形成膨胀压力，集聚的压力在内腔体内迅速向爆破片方向移动，当达到爆破片的设定值后，集聚的压力瞬间击穿爆破片，强大的膨胀气流通过泄压栓上开设的泄压口喷涌而出，产生震荡波，释放270 MPa/c㎡-350 MPa/c㎡的工作压力，震荡波随介质运动迅速传播至设置在不同位置的高灵敏震源接收装置，通过接收装置储存数据，实现震源的采集。