заряд для возбуждения сейсмических волн
Классы МПК: | G01V1/13 расположение или размещение зарядов взрывчатых веществ, необходимое для получения требуемого распределения сейсмической энергии в пространстве или во времени |
Автор(ы): | Кондриков Б.Н., Анников В.Э., Казаков А.Т., Карпов В.Д., Казаков В.А., Буданов Б.Л. |
Патентообладатель(и): | Кондриков Борис Николаевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-01-27 публикация патента:
19.06.1995 |
Использование: в области возбуждения сейсмических колебаний, в том числе при проведении геофизических исследований с применением взрывчатых веществ. Сущность изобретения: заряд для возбуждения сейсмических волн включает цилиндрический корпус, взрывчатое вещество и поддон с полостью цилиндрической формы, обращенной к торцу заряда. Глубина полости n составляет 0,05 - 0,10 м. При этом толщину стенок поддона
из полимерного материала определяют по формуле
= (0,02-0,1)n2/d, где d - диаметр заряда. Кроме того, взрывчатое вещество содержит добавки частиц аллюминия или магния или их сплавов, а также гексогенсодержащих веществ или порохов с заданными размерами частиц. 1 табл.
Рисунок 1
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
Формула изобретения
ЗАРЯД ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, включающий цилиндрический корпус, взрывчатое вещество и цилиндрический поддон с полостью, обращенной к торцу заряда, отличающийся тем, что поддон выполнен из полимерного материала с толщиной стенок![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
где d диаметр заряда;
h 0,06 0,1 м глубина полости поддона,
при этом взрывчатое вещество содержит добавки частиц алюминия или магния или их сплавов с размерами частиц (5 50)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области возбуждения сейсмических колебаний и может быть использовано при проведении геофизических исследований с применением взрывчатых веществ (ВВ). Известен взрывной источник для возбуждения сейсмических колебаний, включающий корпус, в котором размещены заряд ВВ с кумулятивной выемкой и поддон из инертного материала с выемкой, симметричной кумулятивной и образующей с ней общую замкнутую полость, причем в верхней части заряда ВВ размещен промежуточный детонатор с отверстием для размещения капсюля-детонатора. Взрывной источник используется главным образом для сейсморазведки с использованием приповерхностных шпуровых или скважинных зарядов в зоне малых скоростей. Источник обладает повышенной эффективностью за счет увеличения доли энергии взрыва, идущей на создание полезной сейсмической волны. Недостатками известного взрывного источника являются сложность конструкции, связанная с наличием двух соосно расположенных выемок сложной конфигурации, и соответственно сложность технологии его изготовления. Задачей изобретения является повышение эффективности сейсморазведочных работ за счет усиления направленности сейсмической волны и перераспределения энергии взрывного превращения заряда из ВВ, содержащего энергоемкий компонент. Указанная задача решена за счет того, что донную часть заряда для возбуждения сейсмических волн, включающего цилиндрический корпус и ВВ, содержащее энергоемкие добавки, дополнительно соосно снабжают цилиндрическим поддоном, снабженным полостью цилиндрической формы, обращенной к торцу заряда, глубиной h 0,05-0,10 м, при этом толщина стенок поддона![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
Re
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037345/956.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/8776.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/8776.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037345/956.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037345/956.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037642/8771.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037099/8805.gif)
Re
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037099/8805.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-2t.gif)
Nu 0,33 Re0,6
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037099/8805.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
a 2r/Nu. Потоки тепла (q) и вещества (j) на поверхность частицы следующие:
q
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037057/955.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037057/955.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
j Di
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
tk
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-3t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-4t.gif)
td
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-5t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-6t.gif)
где
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037145/946.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
Cv удельная теплоемкость;
Cv
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
С концентрация окислителя в газе;
D1 коэффициент диффузии;
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037057/955.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037145/946.gif)
Cv 1
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
С 2
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037047/916.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037010/8773.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
D1 5
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037057/955.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
получаем
tk <
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-7t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
td <
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-8t.gif)
Время горения одних и тех же частиц в диффузионном режиме на порядок величины больше, чем в кинетическом. Время пребывания частицы в полости дожигания получим как сумму времени и t1 натекания реагирующего потока в полость,
t1=
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-9t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/8776.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-10t.gif)
t2 t1 и t t1 + t2 2hD. Время разрушения определяется массой и прочностью стенок и давлением Р в полости:
P
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-11t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-12t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-13t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037071/963.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-14t.gif)
Из этого выражения следует, что толщина стенок полости
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037071/963.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-15t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-16t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-17t.gif)
Значение Р порядка 0,5 ГПа. При обычных для конструкционных материалов (не металлов) значениях
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037071/963.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-18t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-19t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-20t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-21t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-22t.gif)
Определяющий размер полости h получаем из равенства наибольшего времени сгорания td и времени пребывания частицы в полости дожигания t:
h
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-23t.gif)
При обычных для промышленных ВВ значениях D (3-5)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
h
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-24t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-25t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-26t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-27t.gif)
Например, при h d 70 мм имеем при изменении плотности материала стенок и скорости детонации состава в указанных выше пределах
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037110/948.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037010/8773.gif)
rк=
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-28t.gif)
При тех же значениях переменных и
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037140/961.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037008/729.gif)
r
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037850/2037850-29t.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/183.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037642/8771.gif)
Эквивалентный предельный размер частицы ВВ dк 2rк
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/8776.gif)
![заряд для возбуждения сейсмических волн, патент № 2037850](/images/patents/436/2037053/8776.gif)
Двухромово- кислый калий 0,5-0,10 сверх
100%
Серноватисто- кислый натрий 0,10-0,20
Некоторые расчетные детонационные характеристики Акванала АМС:
Теплота взрыва, кДж/кг 3340
Удельный объем газов, л/кг 900
Кислородный баланс, минус 1,84 Эквивалент по тротилу, 0,6
В этом составе аммиачная селитра и азотнокислый натрий окислители, карбамид горючее, алюминий энергоемкая добавка, полиакриламид желатинизатор, двухромовокислый калий и серноватистокислый натрий структурирующие добавки. Сенсибилизация состава осуществляется микропузырьками воздуха, которые вносятся в массу вместе с частичками алюминиевой пудры. Водоэмульсионный состав Порэмит (ТУ 75 11903-548-91) с добавкой 20% флегматизированного гексогена с частицами размером 0,7-1,0 мм. Сенсибилизация состава в этом случае осуществлялась микропузырьками газа, полученными при разложении нитрита натрия. Содержание компонентов в образце, мас. Аммиачная селитра 49,6
Азотнокислый натрий 12,8 Вода 12,0 Эмульгатор ПТ 1,6 Индустриальное масло И-40 4,0
Флегматизиро-
ванный гексоген 20,0
Некоторые расчетные детонационные характеристики смеси Порэмита с флегматизированным гексогеном: Теплота взрыва, кДж/кг 3500
Удельный объем газов, л/кг 800
Кислородный баланс, минус 3,7 Эквивалент по тротилу, 0,83
Для испытаний готовили заряды диаметром 70 мм, массой 0,6 кг в полиэтиленовой оболочке толщиной 0,5-1 мм. Перед испытаниями к нижней части заряда присоединяли поддон диаметром 70 мм с полостью дожигания, выполненный в виде стакана из полиэтилена толщиной 3-4 мм. Глубина полости составляла 70 мм, высота поддона 100 см. Испытания проводились в ПО Куйбышевнефтегеофизика на Крюковской сейсморазведочной площади на профиле No 56. На пикетах взрыва по обе стороны от линии профиля (является одновременно и линией наблюдения) были разбурены линейные группы скважин глубиной 4,5 м в количестве семь на базе 25 м. В группах скважин, расположенных по одну сторону от линии профиля, были на глубине 4 м размещены испытуемые заряды, в противоположных группах скважин для сравнения размещались заряды без поддона. Инициировались группы из семи испытуемых зарядов, затем с целью сравнения сейсмического эффекта взрыва группы из семи зарядов без поддона. Регистрация возбуждаемых колебаний осуществлялась 96-канальной приемной расстановкой сейсмоприемников с группированием последних на базе 24 м в количестве 24 приборов на канал. База приема составляла 2375 м, максимальное удаление взрывоприбора 1800 м. Запись колебаний производилась двумя спаренными 48-канальными ЦСС Прогресс-1 на рабочих параметрах. Полученные при возбуждении сейсмические записи были подвергнуты динамической обработке по программе RESOL (SDS-3) с оценкой параметров частоты максимума спектра возбуждаемого сигнала, его преобладающей частоты и разрешающей способности, энергии сигнала и помехи и др. Результаты измерений динамических параметров сейсмической записи программой RЕSOL приведены в таблице. Значения параметров частоты максимума спектра сигнала, преобладающая частота сигнала, отношение сигнал/помеха, полученные при возбуждении упругих колебаний взрывами зарядов, изготовленных по изобретению, превышают значения аналогичных параметров, полученных при возбуждении упругих колебаний взрывами зарядов без поддона. Использование предлагаемых зарядов для сейсморазведочных работ позволит увеличить эффективность геофизических исследований, улучшить качество получаемых сейсмограмм.
Класс G01V1/13 расположение или размещение зарядов взрывчатых веществ, необходимое для получения требуемого распределения сейсмической энергии в пространстве или во времени