二氧化碳震源调研报告

充气工作
激发原理—CO2震源
—松开灌装架上的三个阀门使其喷出的二氧化碳成 白雾状，同时关闭充气嘴后的阀门，让二氧化碳灌 入管子内，该步骤也叫洗管，目的是把管子的温度 降下来。
—反复冲洗两至三次，灌气时开启、关闭阀门程序 与冲洗管一样，开启制冷压力泵，先归零后再达到 设定的重量或压力时制冷泵自动停机。停机后马上 关闭制冷压力机至计量灌装架之间输气管阀门、关 闭充气头的进气孔阀门顶针，要拧紧。
二氧化碳储罐容积为499升，25℃时液态二氧化碳的密度为705.8kg/m³，则一个 二氧化碳储罐可盛装352.2kg，单根爆破管填充二氧化碳为1kg，一罐液态二氧化碳 可填装352根爆破管。按照一罐1000元成本计算，一根爆破管CO2消耗成本：
2.9元（二氧化碳）+28元（耗材）+其他（如铜线）=32元 钻机钻井时间约为12分钟，放置爆破管3分钟，则单点激发需要15分钟，则一小 时可以激发4炮。如采用组合井，四根爆破管组成一个炮点，按照一天10小时有效 工作时间计算，一天需要爆破管160根，499L气罐可以满足两天爆破的工作量。一 天的物料成本为：
32元 × 160（二氧化碳爆破管耗材）+500元（液态二氧化碳）=5620元。
成本核算—CO2震源
炸药震源成本对比：
100/200克的药柱，2.7万/吨 - 折 27元/公斤
0.5公斤药柱 1.5万/吨-- - 折15元/公斤
1公斤药柱
1.16万/吨— 折11.6元/公斤（不含运输、储运、许可成本）
生产厂家—CO2震源
II型CO2爆破管：
直径：54mm
长：1.5m(可延至2.5m） 重量：估计30kg 释放口直径：暂未装释放口 填充液态二氧化碳范围：
0.9～1.1kg
生产厂家—CO2震源
CO2爆破管灌装架： 一次可对四根爆破管进行灌
装，可以依据需要对填装口进行 拓展。
在填装过程中爆破管外表温 度较低，拿取时应穿戴手套。
激发原理—CO2震源
灌装系统
旋紧机
起爆工作原理
-遥爆装置启动加热棒。 -加温液体CO2迅速汽化。 -压力升高冲破定压破裂片。 -释放高压CO2气体形成爆破。
激发原理—CO2震源
组装工作
激发原理—CO2震源
—主管两端内孔径小的一端装破裂片和泄能头，打孔 一端装活化器和充气头。组装前检查两端孔座是否漏 气。
先导试验—CO2震源
原始Z分量道集(CO2震源激发)
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
自动增益
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
带通（10-20）
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
带通（40-80）
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
充气工作
激发原理—CO2震源
—松开充气嘴后面的阀门，排空多余气体。松开主 管固定螺丝，取下管子。
—把管子放入装满水的水桶检测是否漏气。
—装气完毕后放到固定架上。两端不可承受重力， 防止静电，防止暴晒。
※据厂家介绍，两名熟练人员在5 ～10min内可完 成一根爆破管的组装充气工作。
操作流程
绿色震源技术介绍—CO2震源
项目
安装 充填 爆破 分解 更换耗件
内容
各部件旋合，限定力矩，测 试点火线路绝缘导通。 往产品内充入二氧化碳，监测 充填压力，前后称重确认
运输至爆破点，点火工作
将各部件分解,清理内部 加热器残留
装入新的耗件（爆破片、 加热器)
关键技术
激发原理—CO2震源
目录
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
发展现状—CO2震源 二氧化碳爆破技术的特点
安全—物理转化过程，不产生明火 经济—成本低于炸药 威力—爆炸产生的压力可达250MPa 用途—可用于矿山、水泥、化工等多个行业 环保—爆破管可重复使用
发展现状—CO2震源 二氧化碳爆破技术的应用
煤层深孔预裂增透 巷道掘进 工作面落煤 煤仓清堵 采石场 水下爆破
—使用压缩空气喷嘴吹净主管两端螺纹和内孔座，用 抹布擦干净
—将主管放置组装架上，把破裂片放入孔座，破裂片 一面较短导线留在原端口，另一面长导线用辅助工具 经管腔拉到主管另一端。
组装工作
激发原理—CO2震源
—将泄压头拧在装破裂片一端的主管上，短的导线 从泄能头内孔穿出，另一端长导线与活化器连线卡 连在一起，将活化器放入主管内孔座，把充气头拧 在放活化器一端主管上。
先导试验—CO2震源
2014年新兴物探开发处使用二 氧化碳震源进行了井中地震试验和地 面地震试验。
井中地震试验
先导试验—CO2震源
CO2井炮炮点 1
炸药井炮炮 点
CO2井炮炮点 2
子波
井中地震试验炮点位置
CO2坑炮炮点
井中地震试验
先导试验—CO2震源
CO2震源激发现场
先导试验—CO2震源
原始Z分量道集(炸药激发)
生产厂家—CO2震源
河北饶阳鸿源机械有限公司 联系电话：0318-7224111 河北饶阳鸿源机械有限公司是河北省高新技术企业，始建于1978
年，是原机械电子工业部试压泵定点生产企业。公司从事灌装设备、 压力检测设备、胶管扣压设备和锯床设备等产品研发、生产、销售和 技术服务的专业企业。公司具有雄厚的科技开发力量，先进的生产设 施，完备的检测条件，科学的现代化管理体系。并通过ISO9001国际质 量管理体系认证，产品畅销全国各地并远销东南亚和欧美国家。
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
激发原理—CO2震源
二氧化碳爆破是加热液态CO2膨 胀产生大量气体，汽化后的气体体积 为液态情况下的600倍，当压力持续 增大达到29000PSI（200MPa）时破裂 片被击穿，被爆破物品或堆积物受几 何级当量冲击波向外迅猛推进，从起 爆至结束整个过程只需40～70毫秒可 通过合适介质转换为弹性波。
激发原理—CO2震源
爆破管
1-充填端头；2-发热装置；3-主管；4-密封垫；5-定压破裂片；6-排放端头
爆破管结构组成
激发原理—CO2震源
• 充填端头（点火、充填通道） • 发热装置（包括起爆器和化学燃料棒，即活化器） • 主管 • 定压破裂片 • 排放端头
其他辅助设施组成
• CO2灌装机 • 储罐 • 旋紧机 • 灌装架
带通（80-160）
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
自动增益
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
主频
炸药震源
先导试验—CO2震源 二氧化碳震源 小型可控震源
均方根振幅值
先导试验—CO2震源 井中地震试验
从本次黄土塬试验结果上看，得出以下结论： 1、 CO2震源可以作为地震勘探激发源使用； 2、 CO2震源地面注水坑炮激发相当于1kg炸药的能量， CO2干深井激发近似于0.25kg炸药的能量，CO2注水深井相当 于0.5kg炸药的能量，CO2地面炮相当于0.75kg炸药的能量； 3、CO2激发的频率较炸药在低频部分相当，高频部分要低 20-30Hz； 4、CO2激发的能量较炸药低15-20dB。
我们如果井下爆破，CO2的震源能量1公斤相当于0.5公斤炸药。 则成本关系单井：能量 CO2/1公斤=炸药/0.5公斤+雷管1发（2.5元/发）
32元：17.5元 组合井： 2*1==2*0.5
64元：35元 考虑到炸药的储存、运输、使用许可等费用，如果少量使用，则CO2成本比较经济 。如果大批量使用在炸药成本较经济。
固定增益
地面地震试验
先导试验—CO2震源
从本次试验的结果上看，得出以下一些结论： 1、CO2震源可以作为地震勘探激发源使用； 2、1kg-200MPa激发的效果均优于1kg-100MPa的效果； 3、装填药量和释放压力一致的情况下释放孔大小对 资料品质影响不大。
目录
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
点火时刻
爆破开始时刻
• 点火至爆破100ms • 爆破释放过程70ms
爆破结束时刻
问题说明—CO2震源
2.爆炸管如何沉放下井，当井内出现塌陷又如何回收， 需要对收放设备进行先导性设计研究。
目录
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
成本核算—CO2震源
CO2震源购置成本：
生产单位
设备
河北饶阳鸿源机械 储罐、灌装机、旋紧机、
有限公司
起爆器、500根爆破管
河北星云航天设备 储罐、灌装机、旋紧、
科技有限公司
起爆器、500根爆破管
CO2震源调研报告
目录
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
发展现状—CO2震源
二氧化碳爆破技术自二十世纪五十年代开始被 重视和开发，最初是为高瓦斯矿井的采煤工作面研 发的。因其安全高效使用方便的特点很快被应用于 水泥、钢铁行业。随着技术的不断发展完善，目前 已经在欧美国家的采矿业、隧道工程、市政工程、 水下爆破等领域进行广泛推广和应用。
生产厂家—CO2震源
河北星云航天设备科技有限公司 联系电话：0311-80685978
河北星云航天设备科技有限公司是一家专注于航天科技转民用的 高科技公司，依托高端的航天科技，研发和推广适合民用的更安全、 更节能、更环保的优质产品，其自主研发的“二氧化碳开采器”对于 整个开采业来说堪称是革命性的创举，获得国家知识产权局颁发的《 实用新型专利证书》。
生产厂家—CO2震源
未见到该种型号旋紧机，为此尺 寸无法确定。
旋紧机：
功率：3KW 电压:AC380V 50Hz 输出扭矩：800N.m 泵额定压力：6Mpa
生产厂家—CO2震源
I型CO2爆破管：
直径：73mm
长：0.91m 重量：估计20kg 释放口直径：25mm 填充液态二氧化碳范围：
0.9～1.1kg
地面地震试验
先导试验—CO2震源
地面注水坑炮
地面地震试验
先导试验—CO2震源
注水浅井炮
先导试验—CO2震源
1kg-200MPa大释放孔
1kg-100MPa小释放孔
上：地面注水坑炮；下：注水浅井炮
200Mpa小释放孔
100Mpa小释放孔
先导试验—CO2震源
200Mpa大释放孔 100Mpa大释放孔
目录
一、发展现状 二、激发原理 三、先导试验 四、生产厂家 五、成本核算 六、问题说明 七、试验方案
问题说明—CO2震源
CO2震源应用可能存在的问题： 1.该震源爆破时间比较缓慢，气体膨胀时间受内外压差、破裂片材
质（加工不均）、填充料用量和加热速度等因素影响，释放时间无法较 好精确控制。当用于野外大规模采集时，如何解决同步性有待考虑。
耗材：破裂片、加热棒、 填充料
499L液态二氧化碳
价格 88万元 100.6万元
28元 500～1000元
备注
成本核算—CO2震源
CO2震源工作成本：
二氧化碳震源滩涂作业时，需要单独钻井设备或人工打井，同时还需相关承载 设备用于放置二氧化碳储罐、灌装机、发电机（用于驱动灌装机）、旋紧机以及备 用二氧化碳爆破管，以下核算不包含钻机及其他设备、燃油和人工费用。
发展现状—CO2震源
CO2震源是一种地震勘探绿色激发源，在云南曲 靖探区VSP项目中进行了试验，这在国内尚属首次。 它标志着在VSP项目中，将改变以往采用炸药激发的 历史，大大降低了安全风险和对环境的影响。CO2震 源采用稳定的二氧化碳作为激发源，释放爆破力， 产生有效地震波，达到激发效果。
目录
—把管子放入旋紧机上将充气头、泄能头旋紧。也 可使用气动扳手。
—用欧姆表检测电路联通情况。
充气工作
激发原理—CO2震源
—将管子放入灌装架上，充气头进气孔与充气架的 充气嘴对准扣在一起，拧紧固定螺丝。充气嘴座由 四氟垫并随时更换防止漏气。
—用六角扳手将充气头上的充气孔阀门顶针松动。
—松开二氧化碳阀门至最大位置，松开制冷压力机 上的排气阀门，使其喷出的二氧化碳成白雾状约两 米远后关闭阀门。
储罐
灌装机
旋紧机
爆破管
生产厂家—CO2震源
本次调研的公司为河北饶阳鸿源机械有限公司
499L液态二氧化碳罐： 尺寸： 2.75m ×0.75m ×0.85m 据厂家介绍：二氧化碳罐大于
500L运输标准将提高，为此现有最 大气罐为499L。 GTM-GC灌装机：
尺寸： 1.22m ×0.59m ×1.01m 功率：3KW 电压:AC380V/220V 50Hz 灌装速度：5kg/min 灌装精度：1kg ≤1%