聚能炸藥震源激發(fā)技術(shù)在鄂爾多斯地區(qū)的應(yīng)用與認(rèn)識(shí)

李世鵬(中國(guó)石油化工股份公司華北分公司， 河南 鄭州 450006)

聚能炸藥震源激發(fā)技術(shù)在鄂爾多斯地區(qū)的應(yīng)用與認(rèn)識(shí)

李世鵬(中國(guó)石油化工股份公司華北分公司， 河南 鄭州 450006)

鄂爾多斯探區(qū)表層地震地質(zhì)條件較為復(fù)雜，從南至北表層覆蓋有巨厚黃土層,也有沙丘及風(fēng)化砂巖等，且厚度縱橫向變化較大，潛水面變化不定。儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，有效儲(chǔ)層薄，地震地質(zhì)條件十分復(fù)雜。華北分公司在鄂爾多斯探區(qū)南部及北部實(shí)施了多個(gè)三維地震勘探項(xiàng)目，本文針對(duì)鄂南黃土塬區(qū)復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)和隱蔽油氣藏特征，分析了聚能炸藥震源激發(fā)技術(shù)，在解決震源子波不穩(wěn)定和下傳能量不足方面的研究與應(yīng)用。在提高反射信號(hào)的信噪比和分辨率，改善資料品質(zhì)方面取得了較好效果。

爆炸力學(xué)；聚能效應(yīng)；地震勘探；激發(fā)能量；黃土塬；信噪比

1 探區(qū)概況及勘探難點(diǎn)

鄂爾多斯盆地西南部地貌地形屬典型的黃土山地溝壑區(qū)。地形極其復(fù)雜，起伏變化劇烈，地表高程900～1600m。表層覆蓋厚約幾米到幾百米的黃土，依據(jù)黃土厚度及地貌特點(diǎn)可大體分為三類：(1)黃土塬區(qū)，黃土厚度一般在300m左右，最厚可達(dá)400m以上；(2)黃土塬坡地，黃土厚度一般150～200m；(3)沖溝地，一般在50～100m。在黃土層中潛水面很深，原生黃土層潮濕，基巖以下含水黃土下伏第三系膠泥和白堊系砂巖地層。由于黃土的厚度、速度縱橫向的變化較大，因此低降速帶的縱橫向的變化較大，激發(fā)接收條件都差。

黃土塬區(qū)復(fù)雜的表層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了該區(qū)進(jìn)行地震采集存在地震波吸收衰減嚴(yán)重、地震波能量下傳困難及下伏高速層對(duì)地震波有較強(qiáng)的屏蔽作用等諸多問題。

2 爆炸波源激發(fā)機(jī)理

地震勘探是地球物理勘探方法中最典型的主動(dòng)信息源勘探方法之一。它以波源和彈性介質(zhì)為必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，由波源釋放能量作功引起彈性介質(zhì)振動(dòng)形成震源子波，而彈性介質(zhì)使震源子波在地質(zhì)體內(nèi)傳播。地震勘探利用震源藥柱在炮井中實(shí)施觸底封閉式激發(fā)震源藥柱，并在介質(zhì)的彈性區(qū)形成震源子波作為彈性介質(zhì)振動(dòng)的源動(dòng)力。由此不難看出，形成的震源子波品質(zhì)如何，是否滿足地震勘探的要求涉及兩個(gè)基本因素：一是大地表層巖土介質(zhì)的物性；二是震源藥柱的藥性和藥柱的形狀。

聚能炸藥具有很好定向爆轟能力。在特定方向上，相同藥量的聚能炸藥比常規(guī)炸藥的爆轟能力大很多。利用這一特性，將聚能炸藥應(yīng)用于黃土塬區(qū)地震激發(fā)，理論上可以極大地提高炸藥震源對(duì)圍巖垂直向下的正應(yīng)力，減小藥柱側(cè)面對(duì)圍巖的切應(yīng)力，從而增加了下傳能量，減小了噪音能量，有利于提高記錄的能量和信噪比。

3 應(yīng)用效果分析

(1)藥罩型聚能 聚能炸藥具有很好定向爆轟能力，利用這一特性，將聚能炸藥應(yīng)用于黃土塬區(qū)地震激發(fā)，理論上可以極大地提高炸藥震源對(duì)圍巖垂直向下的正應(yīng)力，減小藥柱側(cè)面對(duì)圍巖的切應(yīng)力，從而大大增加了下傳能量。為了驗(yàn)證這一觀點(diǎn)，我們選擇在塬上進(jìn)行了不同炸藥類型的激發(fā)效果對(duì)比試驗(yàn)，包括常規(guī)的高密度炸藥，乳化聚能炸藥以及各種不同直徑的高密度聚能炸藥，所得資料原始記錄見圖1。

圖1 炸藥類型試驗(yàn)原始記錄

圖2 炸藥類型試驗(yàn)30～60Hz分頻掃描記錄

綜合分析看來，所有聚能炸藥激發(fā)記錄均比常規(guī)炸藥能量強(qiáng)，幾種聚能炸藥之間能量相差不大。所有炸藥的激發(fā)頻帶基本相當(dāng)；從30～60Hz分頻掃描記錄上看（見圖2），60高密度聚能炸藥的記錄面貌最好，其次是60乳化聚能炸藥，兩種炸藥的激發(fā)記錄反射波組較清晰，連續(xù)性較好；從50～100Hz分頻掃描記錄上看，75高密度聚能炸藥品質(zhì)最好，其次是60乳化炸藥，兩者的激發(fā)記錄高頻成分較豐富。

(2)組合型聚能 通過鄂南多個(gè)工區(qū)的試驗(yàn)驗(yàn)證，也證明了多井組合激發(fā)的確能夠增強(qiáng)地震波的能量下傳比例，改善激發(fā)效果。所以根據(jù)聚能炸藥的啟發(fā)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種組合井圖形——環(huán)形聚能組合結(jié)構(gòu)(見圖3(b))。該組合結(jié)構(gòu)是將各組合井排列成同心圓環(huán)，各井的底部連接起來構(gòu)成一個(gè)半球形曲面，相當(dāng)于聚能炸藥的聚能凹槽。理論上，這種組合結(jié)構(gòu)具備了聚能結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，應(yīng)該能夠有效增加垂直向下的激發(fā)能量。

我們將底部同海拔結(jié)構(gòu)的組合藥柱，近似等同于單一普通藥柱，與組合聚能型結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，所得資料原始記錄見圖4。

圖3 塬上組合井底形狀

圖4 塬上組合井底形狀試驗(yàn)原始記錄

綜合分析看，同海拔組合記錄的能量比鍋底形稍強(qiáng)，二者頻寬相當(dāng)，同海拔組合記錄在有效頻段的振幅比鍋底形稍強(qiáng)；從分頻掃描記錄上看，不論是在30～60Hz的低頻段，還是在50～100Hz的較高頻段，鍋底形組合記錄的記錄面貌都略好于同海拔組合記錄，鍋底形組合記錄的信噪比更高一些。

結(jié)合以上分析綜合認(rèn)為，在黃土塬塬上地區(qū)，鍋底形的組合井底形狀激發(fā)效果更好一些，是理想的組合井底形狀。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)聚能炸藥比常規(guī)炸藥具有更好的激發(fā)效果。在不同的聚能炸藥中，60高密度聚能炸藥激發(fā)記錄雖然在較低頻段面貌較好，但在較高頻段不占優(yōu)勢(shì)。75高密度聚能炸藥激發(fā)記錄則正好相反。只有乳化聚能炸藥激發(fā)記錄，在高、低頻段均顯示有較好的記錄品質(zhì)。因此，乳化聚能炸藥可被認(rèn)為是黃土塬區(qū)較為理想的炸藥類型，其中直徑為60～75mm的炸藥效果最佳。

(2)聚能炸藥能夠明顯改善研究區(qū)地震資料的品質(zhì)。在與常規(guī)炸藥相同藥量、井深情況下，激發(fā)能量提高5%～10%；資料信噪比、分辨率，在定性、定量分析上，均比常規(guī)炸藥震源有明顯的改善。

[1]錢紹瑚,劉江平,谷永興.炸藥震源爆炸機(jī)制及激發(fā)條件的研究[J].石油物探,1998,(03):1～14.

[2]趙殿棟,譚紹泉,張慶淮,呂公河,徐錦璽.地震勘探中特殊震源的研制與應(yīng)用[A].石油地球物理勘探,2001,(4):383～389.

李世鵬(1981-)，男，江漢石油學(xué)院，本科，專業(yè)方向：應(yīng)用物理學(xué)。