Свинцов Игорь Степанович. Разработка метода возбуждения сейсмических волн в массиве горных пород газовым взрывом в скважине

brief description

Свинцов Игорь Степанович. Разработка метода возбуждения сейсмических волн в массиве горных пород газовым взрывом в скважине : Дис. ... канд. техн. наук : 25.00.10 Москва, 2006 133 с. РГБ ОД, 61:06-5/2131

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ИНСТИТУТ ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР
На правах рукописи
Свинцов Игорь Степанович
РАЗРАБОТКА МЕТОДА ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН
В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД ГАЗОВЫМ ВЗРЫВОМ В СКВАЖИНЕ
Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Специальность 25.00.10 - «геофизика, геофизические методы поисков
полезных ископаемых»
Научный руководитель: доктор физ.-мат. наук Г. Г. Кочарян
Научный консультант: доктор физ.-мат. наук, профессор В. Н. Костюченко
Москва 2006 г.
ВВЕДЕНИЕ 2
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ИЗЛУЧЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ
ВОЛН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗОВОГО ВЗРЫВА В СКВАЖИНЕ 16
1.1. Параметры волнового поля при детонации газовой смеси в скважине 16
1.2. Проблемы инициирования детонации воздушно-топливной смеси 28
1.2.1. Общие положения 28
1.2.2. Переход горения в детонацию 31
1.2.3. Влияние начальных Р-Т параметров на детонационную способность и
длину преддетонационного участка 35
1.2.4. Перевод детонации из каналов малого диаметра в большие. 36
2. РАЗРАБОТКА СКВАЖИННОГО ГЕНЕРАТОРА СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН И
ЕГО ЛАБОРАТОРНАЯ АПРОБАЦИЯ 39
2.1. Разработка конструкции установки 39
2.2. Методические вопросы измерения скорости детонационной волны 56
2.3. Результаты исследования режимов работы СГСВ... 61
3. ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ СГСВ 75
3.1. Методические вопросы 75
3.2. Исследование сейсмической эффективности СГСВ 85
4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СГСВ ДЛЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТРЕЩИНОВАТЫЙ
КОЛЛЕКТОР 98
4.1. Изменение свойств трещиноватых коллекторов при динамическом
воздействии 98
4.2. Динамическое воздействие на трещину в гранитном массиве 109
4.3. Эксперименты в массиве известняка 113
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123
ЛИТЕРАТУРА 126

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных в диссертации исследований предложен новый метод многократного возбуждения сейсмических колебаний в массивах горных пород и разработано устройство для его осуществления.
Кратко, основные результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом.
1. Исследованы параметры волнового поля, излучаемого при детонации воздушно-топливной смеси в скважине, расположенной в плотных породах. Показано, что при детонации газовой смеси на участке скважины длиной около Юм выделяется достаточное количество энергии для обеспечения излучения сейсмического сигнала, по крайней мере, сопоставимого по амплитуде с сейсмическими колебаниями, излучаемыми источниками, используемыми в сейсморазведке. При этом распространяющаяся в транссейсмическом режиме вдоль скважины детонационная волна является интенсивным источником поперечных волн.
2. Разработаны и изготовлены различные модификации Скважинного генератора сейсмических волн (СГСВ) - устройства для осуществления периодической детонации воздушно-топливной смеси в скважине. Выполненные исследования позволили разработать конструктивные решения, обеспечивающие надежную детонацию смеси в рабочем объеме. В частности, разработана схема перевода детонации из линии малого диаметра в скважину и предложен оригинальный способ обеспечения стехиометрического состава смеси в рабочем объеме. Новизна технического решения подтверждена патентами РФ №2199660 и № 2200833 и патентом Великобритании №2377020.
3. Апробация СГСВ в лабораторных и полевых условиях продемонстрировала достаточно высокую степень надежности осуществления детонации в рабочем объеме и эффективность предложенной схемы излучения сейсмических волн. Разработанный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными вибрационными и взрывными источниками - возможность излучения интенсивной поперечной волны, возможность расположения источника ниже зоны малых скоростей, достаточно высокая частота излучаемого сигнала, малое время между последовательными воздействиями. Относительно низкое максимальное давление в детонационной волне обеспечивает сохранность скважины и высокую степень повторяемости экспериментов, что дает возможность использования метода накопления слабых сигналов.
4. В эксперименте определена сейсмическая эффективность газового взрыва в скважине. Показано, что эта величина составляет около 30% тротилового взрыва соответствующей энергии. Выполненные оценки показывают, что тротиловый эквивалент детонации воздушно-топливной смеси, заключенной в рабочем объеме скважины, может достигать ~3кг ТНТ.