CN110579792A - 一种二氧化碳相变可控震源及其施工工法 - Google Patents

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孙雷
曹毅
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刘少恒
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Abstract

本发明公开了一种二氧化碳相变可控震源及其施工工法，该震源包括从下到上依次固定连接的释放器、储液管、充液头、通缆体和短节组件，储液管的连接腔中设置有定压片，定压片通过释放器的接头处压紧，短节组件的顶端设置有连接法兰，短节组件中设置有短节导电接杆，短节导电接杆的顶端设置有电缆，通缆体中设置有导电杆，短节导电接杆的底端与导电杆电连接，储液管的内腔中设置有活化器，活化器通过充液头与导电杆的底端电连接；工作时，二氧化碳相变可控震源与螺旋钻机相配套实现震源装置的地下植入和起出。本发明利用二氧化碳相变技术制作的可控震源安全可靠，环保无污染，可以通过控制液态二氧化碳的量来控制震源的强弱，达到震源的可控性。

Description

一种二氧化碳相变可控震源及其施工工法
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域，尤其涉及一种二氧化碳相变可控震源及施工工法。
背景技术
在地球物理勘探中常用人工方法激发地震波的方式来研究地下岩层的性质和结构，多年以来一直采用各种炸药作为震源，使用时需要先打孔，然后再把震源植入地下，再进行填埋，操作繁琐，用炸药作为震源不仅危险性高、对环境损害大，而且可控性低。
发明内容
本发明的目的是提供一种二氧化碳相变可控震源及施工工法，解决现有震源危险系数高，可控性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种二氧化碳相变可控震源，包括从下到上依次固定连接的释放器、储液管、充液头、通缆体和短节组件，所述储液管的连接腔中设置有定压片，所述定压片通过所述释放器的接头处压紧，所述短节组件的顶端设置有连接法兰，所述短节组件中设置有短节导电接杆，所述短节导电接杆的顶端设置有电缆，所述电缆固定在所述短节组件的侧壁上，所述通缆体中设置有导电杆，所述短节导电接杆的底端与所述导电杆电连接，所述储液管的内腔中设置有活化器，所述活化器通过所述充液头与所述导电杆的底端电连接。
进一步的，所述通缆体包括固定连接的通缆体下节和通缆体上节，所述导电杆包括上导电杆和下导电杆，且分别位于所述通缆体上节和通缆体下节内，所述上导电杆与所述下导电杆插接连接，所述上导电杆与所述短节导电接杆插接连接，所述下导电杆的底端通过所述充液头与所述活化器电连接，所述通缆体上节与所述短节组件固定连接，所述通缆体下节与所述充液头固定连接。
再进一步的，所述上导电杆和下导电杆的外圆上设置有绝缘层。
再进一步的，所述释放器的开口端处设置有钻头，所述钻头包括条形板和固定在所述条形板上的合金块。
再进一步的，所述储液管、所述通缆体下节和通缆体上节的外表面上均设置有螺旋片。
再进一步的，所述充液头内设置有密封顶针和导电孔，所述密封顶针处的侧壁上设置有充液口，所述导电孔中设置有导电接杆，所述导电接杆的一端与所述导电杆插接连接，另一端与所述活化器中的弹簧抵接连接。
再进一步的，所述定压片的材质为45号钢，所述定压片的厚度为5mm。
一种二氧化碳相变可控震源的施工工法，利用如上所述的二氧化碳相变可控震源产生震源的方法，具体操作步骤如下：
S1、将释放头、定压片、储液管、活化器、充液头装配在一起后，再通过充液头给储液管中灌入足量的二氧化碳液体，然后再将通缆体下节、通缆体上节、短节组件依次组装在一起，最后将短节组件顶端的连接法兰与螺旋钻机的动力头相联接；
S2、启动螺旋钻机，利用螺旋钻机的动力，将所述二氧化碳相变可控震源旋入地下所需要的深度，然后关闭螺旋钻机并将所述二氧化碳相变可控震源与所述螺旋钻机的动力头脱离；
S3、将短节组件侧壁上固定的电缆与启爆器相连接；
S4、启动启爆器，通过启爆器引爆活化器，使储液管内的液态二氧化碳吸热气化，体积急剧膨胀产生高压气体，当气体达到一定压力时冲破定压片，通过释放器释放高压气体使地层发生震动，同时地面上用检波器接收地震波，通过对所述地震波的记录进行处理和分析，可以推断地下岩层的性质和形态；
S5、所有数据搜集完成后，利用螺旋钻机的动力将二氧化碳相变可控震源提出地面，完成一次探测任务。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：1)本发明的释放器上设置有钻头，储液管和通缆体的外表面均设置有螺旋片，使整个装置成为一个完整的螺旋钻杆，与螺旋钻机相配套实现震源装置的地下植入和起出；2)利用液态二氧化碳吸热气化时体积急剧膨胀产生高压，致使地层震动，这种方式可以通过控制液态二氧化碳的量来控制震源的强弱，以此达到震源的可控性，而且利用二氧化碳相变技术制作的可控震源安全可靠，环保无污染；3)施工过程简单，无需挖孔和填埋，提高了工作效率。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明二氧化碳相变可控震源的剖视图；
图2为本发明二氧化碳相变可控震源的仰视图；
图3为图1中的A处局部放大图；
图4为图1中的B处局部放大图
附图标记说明：1、释放器；101、钻头；2、定压片；3、储液管；4、活化器；5、充液头；501、密封顶针；502、充液口；503、导电接杆；6、通缆体下节；7、通缆体上节；8、下导电杆；9、上导电杆；10、短节组件；11、短节导电接杆；12、电缆；13、连接法兰。
具体实施方式
如图1-4所示，一种二氧化碳相变可控震源，包括从下到上依次固定连接的释放器1、储液管3、充液头5、通缆体和短节组件10，所述储液管3的连接腔中设置有定压片2，所述定压片2通过所述释放器1的接头处压紧，所述通缆体的另一端固定连接有所述短节组件10，所述短节组件10的顶端通过焊接固定连接有连接法兰13，所述短节组件10中设置有短节导电接杆11，所述短节导电接杆11的顶端设置有电缆12，所述电缆12固定在所述短节组件的侧壁上，所述通缆体中设置有导电杆，所述短节导电接杆11的底端与所述导电杆电连接，所述储液管3的内腔中设置有活化器4，所述活化器4的固定板设置在所述储液管3的连接腔中，并由所述充液头5的接头处压紧，所述活化器4通过所述充液头5与所述导电杆的底端电连接。
所述通缆体包括固定连接的通缆体下节6和通缆体上节7，所述通缆体下节6和通缆体上节7通过螺纹固定连接，所述导电杆包括上导电杆9和下导电杆8，且分别位于所述通缆体上节7和通缆体下节6内，所述上导电杆9与所述下导电杆8插接连接，所述上导电杆9与所述短节导电接杆11插接连接，所述下导电杆8的底端通过所述充液头5与所述活化器4电连接，所述通缆体上节7与所述短节组件10固定连接，所述通缆体下节6与所述充液头5通过螺纹固定连接，多节的设计减少了加工和安装的难度。
所述上导电杆9和下导电杆8的外圆上设置有绝缘层，防止漏电，并耐腐蚀。
所述释放器1的开口端处设置有钻头101，所述钻头101包括条形板和固定在所述条形板上的合金块，所述钻头101可以在高速回转碰撞的环境下经受岩石、岩粉和矿水等工作介质的磨损与腐蚀，耐磨性好，强度高，不易碎裂和折断。
所述储液管3、所述通缆体下节6和通缆体上节7的外表面上均焊接有螺旋片，使整个装置成为一个完整的螺旋钻杆，同时在所述二氧化碳相变可控震源爆破的过程中，所述储液管3外表面的螺旋片和所述通缆体外表面上的螺旋片旋入地层中与地层有很大的摩擦力，很好的阻止了所述二氧化碳相变可控震源被冲击波冲击反向冲出炮眼，降低了操作的危险性。
所述充液头5内设置有密封顶针501和导电孔，所述密封顶针501处的侧壁上设置有充液口502，需要充液时，放松所述密封顶针501，通过所述充液口502向所述储液管3中注入二氧化碳液体，充满后拧紧所述密封顶针501，所述导电孔中设置有导电接杆503，所述导电接杆503的一端与所述下导电杆8插接连接，另一端与所述活化器4中的弹簧抵接连接。
所述定压片2的材质为45号钢，所述定压片2的厚度为5mm，只有足够的气压强度才可以冲破所述定压片2，保证了爆破时的震源强度。
使用时的具体操作步骤如下：
S1、将释放头1、定压片2、储液管3、活化器4、充液头5装配在一起后，再通过充液头5给储液管3中灌入足量的二氧化碳液体，然后再将通缆体下节6、通缆体上节7、短节组件10依次组装在一起，最后将短节组件10顶端的连接法兰13与螺旋钻机的动力头相联接；
S2、启动螺旋钻机，利用螺旋钻机的动力，将所述二氧化碳相变可控震源旋入地下所需要的深度；
S3、将所述短节组件10侧壁上固定的电缆12与启爆器相连接；
S4、启动启爆器，通过启爆器引爆活化器4，使储液管3内的液态二氧化碳吸热气化，体积急剧膨胀产生高压气体，当气体达到一定压力时冲破定压片2，通过释放器1释放高压气体使地层发生震动，同时地面上用检波器接收地震波，通过对所述地震波的记录进行处理和分析，可以推断地下岩层的性质和形态；
S5、所有数据搜集完成后，利用螺旋钻机的动力将二氧化碳相变可控震源提出地面，完成一次探测任务。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种二氧化碳相变可控震源，其特征在于：包括从下到上依次固定连接的释放器(1)、储液管(3)、充液头(5)、通缆体和短节组件(10)，所述储液管(3)的连接腔中设置有定压片(2)，所述定压片(2)通过所述释放器(1)的接头处压紧，所述短节组件(10)的顶端设置有连接法兰(13)，所述短节组件(10)中设置有短节导电接杆(11)，所述短节导电接杆(11)的顶端设置有电缆(12)，所述电缆(12)固定在所述短节组件的侧壁上，所述通缆体中设置有导电杆，所述短节导电接杆(11)的底端与所述导电杆电连接，所述储液管(3)的内腔中设置有活化器(4)，所述活化器(4)通过所述充液头(5)与所述导电杆的底端电连接。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述通缆体包括固定连接的通缆体下节(6)和通缆体上节(7)，所述导电杆包括上导电杆(9)和下导电杆(8)，且分别位于所述通缆体上节(7)和通缆体下节(6)内，所述上导电杆(9)与所述下导电杆(8)插接连接，所述上导电杆(9)与所述短节导电接杆(11)插接连接，所述下导电杆(8)的底端通过所述充液头(5)与所述活化器(4)电连接，所述通缆体上节(7)与所述短节组件(10)固定连接，所述通缆体下节(6)与所述充液头(5)固定连接。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述上导电杆(9)和下导电杆(8)的外圆上设置有绝缘层。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述释放器(1)的开口端处设置有钻头(101)，所述钻头(101)包括条形板和固定在所述条形板上的合金块。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述储液管(3)、所述通缆体下节(6)和通缆体上节(7)的外表面上均设置有螺旋片。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述充液头(5)内设置有密封顶针(501)和导电孔，所述密封顶针(501)处的侧壁上设置有充液口(502)，所述导电孔中设置有导电接杆(503)，所述导电接杆(503)的一端与所述下导电杆(8)插接连接，另一端与所述活化器(4)中的弹簧抵接连接。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳相变可控震源，其特征在于：所述定压片(2)的材质为45号钢，所述定压片(2)的厚度为5mm。
8.一种二氧化碳相变可控震源的施工工法，其特征在于：利用如权利要求1-7任意一项所述的二氧化碳相变可控震源产生震源的方法，具体操作步骤如下：
S1、将释放头(1)、定压片(2)、储液管(3)、活化器(4)、充液头(5)装配在一起后，再通过充液头(5)给储液管(3)中灌入足量的二氧化碳液体，然后再将通缆体下节(6)、通缆体上节(7)、短节组件(10)依次组装在一起，最后将短节组件(10)顶端的连接法兰(13)与螺旋钻机的动力头相联接；
S2、启动螺旋钻机，利用螺旋钻机的动力，将二氧化碳相变可控震源旋入地下所需要的深度；
S3、将短节组件(10)侧壁上固定的电缆(12)与启爆器相连接；
S4、启动启爆器，通过启爆器引爆活化器(4)，使储液管(3)内的液态二氧化碳吸热气化，体积急剧膨胀产生高压气体，当气体达到一定压力时冲破定压片(2)，通过释放器(1)释放高压气体使地层发生震动，同时地面上用检波器接收地震波，通过对所述地震波的记录进行处理和分析，可以推断地下岩层的性质和形态；
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 056000 east side of national highway 107, huangliangmeng, Congtai District, Handan City, Hebei Province

Applicant after: HEBEI YULONG MACHINERY Co.,Ltd.

Applicant after: The first geological brigade of Hebei Bureau of Geology and mineral exploration and development (Hebei clean energy application technology center)

Address before: 056000 east side of national highway 107, huangliangmeng, Congtai District, Handan City, Hebei Province

Applicant before: HEBEI YULONG MACHINERY Co.,Ltd.

Applicant before: The first geological brigade of Hebei Bureau of Geology and mineral resources