聚能炸藥震源激發(fā)技術在鄂爾多斯地區(qū)的應用與認識

李世鵬(中國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)技術在鄂爾多斯地區(qū)的應用與認識

李世鵬(中國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)表層地震地質條件較為復雜，從南至北表層覆蓋有巨厚黃土層,也有沙丘及風化砂巖等，且厚度縱橫向變化較大，潛水面變化不定。儲層非均質性強，有效儲層薄，地震地質條件十分復雜。華北分公司在鄂爾多斯探區(qū)南部及北部實施了多個三維地震勘探項目，本文針對鄂南黃土塬區(qū)復雜的表層結構和隱蔽油氣藏特征，分析了聚能炸藥震源激發(fā)技術，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用。在提高反射信號的信噪比和分辨率，改善資料品質方面取得了較好效果。

爆炸力學；聚能效應；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

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，依據黃土厚度及地貌特點可大體分為三類：(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)復雜的表層結構，導致了該區(qū)進行地震采集存在地震波吸收衰減嚴重、地震波能量下傳困難及下伏高速層對地震波有較強的屏蔽作用等諸多問題。

2 爆炸波源激發(fā)機理

地震勘探是地球物理勘探方法中最典型的主動信息源勘探方法之一。它以波源和彈性介質為必要的物質基礎，由波源釋放能量作功引起彈性介質振動形成震源子波，而彈性介質使震源子波在地質體內傳播。地震勘探利用震源藥柱在炮井中實施觸底封閉式激發(fā)震源藥柱，并在介質的彈性區(qū)形成震源子波作為彈性介質振動的源動力。由此不難看出，形成的震源子波品質如何，是否滿足地震勘探的要求涉及兩個基本因素：一是大地表層巖土介質的物性；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圍巖垂直向下的正應力，減小藥柱側面對圍巖的切應力，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圍巖垂直向下的正應力，減小藥柱側面對圍巖的切應力，從而大大增加了下傳能量。為了驗證這一觀點，我們選擇在塬上進行了不同炸藥類型的激發(fā)效果對比試驗，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 炸藥類型試驗原始記錄

圖2 炸藥類型試驗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，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；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 通過鄂南多個工區(qū)的試驗驗證，也證明了多井組合激發(fā)的確能夠增強地震波的能量下傳比例，改善激發(fā)效果。所以根據聚能炸藥的啟發(fā)，我們設計了一種組合井圖形——環(huán)形聚能組合結構(見圖3(b))。該組合結構是將各組合井排列成同心圓環(huán)，各井的底部連接起來構成一個半球形曲面，相當于聚能炸藥的聚能凹槽。理論上，這種組合結構具備了聚能結構的特點，應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構的組合藥柱，近似等同于單一普通藥柱，與組合聚能型結構進行對比，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，二者頻寬相當，同海拔組合記錄在有效頻段的振幅比鍋底形稍強；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。

結合以上分析綜合認為，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 結語

(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。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。因此，乳化聚能炸藥可被認為是黃土塬區(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。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用[A].石油地球物理勘探,2001,(4):383～389.

李世鵬(1981-)，男，江漢石油學院，本科，專業(yè)方向：應用物理學。