CN101318802A - 地震勘探封孔剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于地震勘探技术领域，具体涉及封孔剂及其制备方法。地震勘探封孔剂，其特征在于它由过烧CaO、强度等级为32.5以上的水泥和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％～97％、强度等级为32.5以上的水泥2％～40％、无机材料1％～30％；所述的无机材料为石英砂或重钙粉。本发明具有施工简单、易于掌握、封堵效果好、使用安全等优点，且成本低廉。

Description

地震勘探封孔剂及其制备方法

技术领域

本发明属于地震勘探技术领域，具体涉及封孔剂及其制备方法，适用于地震勘探震源炮孔的封堵。

背景技术

在地震勘探震源炮孔封堵的工程应用中，常规震源炮孔不管是用碎岩屑、砂、水或其他混合材料进行的堵塞，都是自然填塞的无预应力封堵方法。堵塞材料多种多样，但效果却不能令人满意。常规的堵塞是用碎岩屑，有时候由于地下水的关系，施工单位干脆不堵塞，直接利用水来封堵药包。这种方法给地震勘探的精度和深度都带来很大影响。地震勘探的原理就是利用地震波全部向地层传播，堵塞质量的好与坏直接影响到震源向下传播的能量大小。若堵塞不密实，首先会影响到起始波向下的作用，探测深度也会随之降低；其次对反射波的精度也会产生影响，炸药起爆以后，主波向下传播，一部分波向上传播，这部分波的能量很大，不能忽略，这些波到达地表后，小部分透射，大部分反射，而反射波会与主波传递反射回来的波进行叠加，会影响到地震波的参数，在检波器对这些参数分析的时候可能会出现误判；另外，到达地表的波如能量过大会直接会影响到地面环境安全；再次，堵塞不密实会出现冲孔，带来飞石等危害，是一个安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种封堵效果好、成本低廉的地震勘探封孔剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：地震勘探封孔剂，其特征在于它由过烧CaO、强度等级为32.5以上的水泥(含32.5)和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％～97％、强度等级为32.5以上的水泥2％～40％、无机材料1％～30％；

所述的无机材料为石英砂或重钙粉类的硬质粉料。

上述地震勘探封孔剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％～97％、强度等级为32.5以上(含32.5)的水泥2％～40％、无机材料1％～30％，选取过烧CaO、强度等级为32.5以上的水泥(含32.5)和无机材料添加剂，备用；所述的无机材料为石英砂或重钙粉类的硬质粉料；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为32.5以上的水泥，进行搅拌或磨拌，时间为5～20分钟；然后再添加无机材料，进行第二次搅拌或磨拌，时间为10～20分钟；即得地震勘探封孔剂。

所述的水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、高铝酸盐水泥、特种白水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。

按照地震勘探炮孔实际炮孔直径不同，过烧CaO、水泥和无机材料的比例不同；孔径越大，过烧CaO比例就越低，如对于配制62毫米直径的封孔剂，其合适比例是：CaO∶水泥∶石英砂＝90∶6∶4。

本发明的有益效果是：

1、地震勘探封孔剂的主要成份是过烧CaO，过烧CaO与水进行如下水化反应：CaO+H₂O＝Ca(OH)₂+15.5千卡/克分子，其最佳吸水率为：20～36％；CaO与水进行水化反应后由于晶格的变化，其在自由条件下体积膨胀率为2～5倍，在炮孔约束下会对炮孔壁产生10～30Mpa的压强，由于地震勘探的地层一般为软岩区域，膨胀的封孔剂会很深地嵌入到炮孔壁之中。

2、采用添加强度等级为32.5以上水泥，有减缓CaO反应速度和增加封孔剂的凝固强度作用；

3、采用添加无机材料，有增加封孔剂的内摩擦阻力、增加封孔剂的强度和比重作用；

4、在过烧CaO、强度等级为32.5以上水泥和无机材料添加剂的共同作用下，会起到减缓CaO反应速度、增加封孔剂的凝固强度、增加封孔剂的内摩擦阻力、增加封孔剂的强度和比重的作用。

本发明解决了震源药包能量过早扩散和损失过大的技术难题，在同等条件下提高了地震勘探的探测深度和勘探精确度，也减弱了地震勘探爆破作用对环境的影响。地震勘探膨胀封堵炮孔剂具有施工简单，易于掌握，封堵效果好，使用安全等优点，且成本低廉。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

地震勘探封孔剂，它由过烧CaO、强度等级为32.5的水泥(普通硅酸盐水泥)和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 90％、强度等级为32.5的水泥6％、无机材料4％(适用于实际炮孔直径为62毫米的地震勘探炮孔)；所述的无机材料为石英砂。

上述地震勘探封孔剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 90％、强度等级为32.5的水泥6％、无机材料4％，选取过烧CaO、强度等级为32.5的水泥和无机材料添加剂，备用；所述的无机材料为石英砂；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为32.5的水泥，进行搅拌，时间为10分钟；然后再添加无机材料，进行第二次搅拌，时间为15分钟；即得地震勘探封孔剂。

实施例2：

地震勘探封孔剂，它由过烧CaO、强度等级为42.5的水泥(硅酸盐水泥)和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％、强度等级为42.5的水泥40％、无机材料20％；所述的无机材料为石英砂。

上述地震勘探封孔剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％、强度等级为42.5的水泥40％、无机材料20％，选取过烧CaO、强度等级为42.5的水泥和无机材料，备用；所述的无机材料为石英砂；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为42.5的水泥，进行磨拌，时间为5分钟；然后再添加无机材料，进行第二次磨拌，时间为10分钟；即得地震勘探封孔剂。

实施例3：

地震勘探封孔剂，它由过烧CaO、强度等级为52.5的水泥(高铝酸盐水泥)和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 97％、强度等级为52.5的水泥2％、无机材料1％；所述的无机材料为石英砂。

上述地震勘探封孔剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 97％、强度等级为52.5的水泥2％、无机材料1％，选取过烧CaO、强度等级为52.5的水泥和无机材料，备用；所述的无机材料为石英砂；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为52.5的水泥，进行搅拌，时间为20分钟；然后再添加无机材料，进行第二次搅拌，时间为20分钟；即得地震勘探封孔剂。

实施例4：

地震勘探封孔剂，它由过烧CaO、强度等级为42.5的水泥和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 60％、强度等级为42.5的水泥20％、无机材料20％；

所述的无机材料为重钙粉(即碳酸钙砂粉)。

上述地震勘探封孔剂的制备方法，它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 60％、强度等级为42.5的水泥20％、无机材料20％，选取过烧CaO、强度等级为42.5的水泥和无机材料，备用；所述的无机材料为重钙粉；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为42.5的水泥，进行搅拌，时间为10分钟；然后再添加无机材料，进行第二次搅拌，时间为15分钟；即得地震勘探封孔剂。

地震勘探封孔剂的应用：将地震勘探封孔剂从内衬的开口端装入内衬内，密实到要求的装药密度；然后将装有地震勘探封孔剂的内衬放入多孔的塑料外壳内，形成地震勘探封孔剂药柱(成型筒)。

其中，内衬的材料为无纺布，内衬为圆筒形；内衬的一端为密封端，内衬的另一端为开口端；内衬的接缝采用无缝成型、缝纫或胶粘相连接；多孔的塑料外壳为圆筒形，塑料外壳的右端部外壁上设有外螺纹，塑料外壳的右端为密封端，塑料外壳的密封端为半圆形；塑料外壳的左端为开口端，塑料外壳的左端部内壁上设有内螺纹；塑料外壳的右端部外径与塑料外壳的左端部内径相对应，外螺纹与内螺纹相配合(相配套)；塑料外壳的内腔直径为45～115mm，塑料外壳的内腔长度为400～800mm；塑料外壳上开有孔洞(布满了孔洞)，塑料外壳上的孔洞为圆形、椭圆形、矩形或三角形等几何形，孔洞的面积之和占塑料外壳总面积的40％～80％。内衬的直径、长度与塑料外壳的内腔的直径、长度相对应(内衬的直径为45～115mm，内衬的长度为400～800mm)。塑料外壳的材料为聚氯乙稀或聚乙烯，塑料外壳的厚度0.5～3.0mm，其厚度随直径的不同而增减。

塑料外壳的两端部分别采用外螺纹、内螺纹，可使多个地震勘探封孔剂药柱(成型简)首尾连接，施工方便、快捷。

使用：

1)按照实际震源炮孔直径的大小合理选取地震勘探封孔剂药柱，一般所选取的地震勘探封孔剂药柱的直径要小于实际钻孔直径6～15mm，地震勘探封孔剂药柱才能顺利装入炮孔中；

2)震源炮孔内的地震勘探封孔剂药柱的装填长度一般2～6节。依据研究分析：因炮孔直径不同，一般可按炮孔直径的10～30倍来估算。因地震勘探封孔剂药柱(成型筒)不能拆分使用，要取整节为设计单位。

3)炮孔装填完震源药包后，可即刻装入地震勘探封孔剂药柱，地震勘探封孔剂药柱(成型筒)头尾有丝扣便于连接，可以边装边连接。一定要确认落到孔底。

4)地震勘探封孔剂药柱装入炮孔后1小时体积可膨胀2倍以上，直径可增大1.5倍，并将随着时间的增长而进一步膨胀。1小时后既能有效封堵炮孔，便可起爆震源药包。

5)地震勘探封孔剂药柱在装入震源炮孔时，孔中一定要有较深的水，无水就不能膨胀。如遇这种情况，装入地震勘探封孔剂药柱之前或之后，要往孔中灌水，加水量以能淹没地震勘探封孔剂药柱1米为宜；

6)地震勘探封孔剂药柱装入炮孔中的封堵作用3个月不会失效；

把常规的松散填充式封堵改为预应力高强度的嵌楔式封堵，使其内应力、抗剪强度、密度、波阻抗、内摩擦阻力都成倍增加。解决了震源药包能量过早扩散和损失过大的技术难题，在同等条件下提高了地震勘探的探测深度和勘探精确度，也减弱了地震勘探爆破作用对环境的影响。地震勘探封孔剂具有施工简单，易于掌握，封堵效果好，使用安全等优点，且成本低廉。

Claims (2)

1.地震勘探封孔剂，其特征在于它由过烧CaO、强度等级为32.5以上的水泥和无机材料制备而成，各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％～97％、强度等级为32.5以上的水泥2％～40％、无机材料1％～30％；

所述的无机材料为石英砂或重钙粉。

2.如权利要求1所述的地震勘探封孔剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占重量百分数为：过烧CaO 40％～97％、强度等级为32.5以上的水泥2％～40％、无机材料1％～30％，选取过烧CaO、强度等级为32.5以上的水泥和无机材料添加剂，备用；所述的无机材料为石英砂或重钙粉；

2)将过烧CaO磨成粒径为过60目筛下的细粉，加入强度等级为32.5以上的水泥，进行搅拌或磨拌，时间为5～20分钟；然后再添加无机材料，进行第二次搅拌或磨拌，时间为10～20分钟；即得地震勘探封孔剂。