Вибрационный источник сейсмических сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсккк

Социалистических

Республик (1!)1002998 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.1080 (21) 3008427/18-25 ($))+ К з

С 01 Ч 1/155 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный коиитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0703.83. Бюллетень ¹ 9 (53) УДК 550. 83 (088.8) Дата опубликования описания070383

А.С, Шагинян, A.Ã. Асан-Джалалов и В.В. ЦиммерМан :: м " - .,: . 7;.. (72) Авторы изобретения

" °

Специальное конструкторское бюро сейсмичестсей те. ники (71) 3а яв и тель (54) ВИБРАЦИОННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСИИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к источникам сейсмических сигналов вибрационного действия, применяемым в сейсморазведке при поиске нефтяных, газовых и рудных месторождений.

Известны вибрационные источники сейсмических сигналов, содержащие блок управления и возбудитель вибра-: ции электрогидравлического типа, состоящий из электрогидравлического преобразователя и гидравлического исполнительного механизма, включаю- ". щего в себя гидроцилиндр, образованный реактивной массой и штоком, соединенным с расположенной на грунте излучающей (опорной ) плитой.

Блок управления вырабатывает электрический управляющий сигнал, который поступает на вход электрогидравлического преобразователя, подключенного . к гидроцилиндру гидравлического исполнительного механизма. Электрогидравлический преобразователь в соответствии с управляющим электрическим сигналом поочередно подает рабочую жидкость в полости гидроцилиндра гидравлического исполнительного механизма, в результате чего возникает переменное силовое воздействие, которое, с одной стороны, через опорную плиту прикладывается к грунту, возбуждая в нем сейсмическую волну, а с другой стороны, прикладывается к реактивной массе, вызывая ее возвратно-поступательное движение (1 ).

Недостатком данных источников явля-. ется низкий КПД из-за несоглассован 0 ности выходного сопротивления источника с сопротивлением грунта в широком диапазоне рабочих частот.

Повьтаение КПД вибрационных источ;ников может быть достигнуто путем использования резонансных схем с перестраиваемой частотой резонанса.

Резонансные схемы обеспечивают наиболее полную передачу мощности источни.ка в грунт, а возможность перестрой-

0;ки частоты резонанса обеспечивает та кой режим в широком диапазоне рабочих частот.

Известен .также вибрационный-источник сейсмических сигналов, который для обеспечения резонансного режима работы содержит пружину с регулируемой жесткостью, включенную между опорной плитой и реактивной массой, а в качестве источника силы используется индуктор.

1002998

Индуктор с системой управления= образует автоколебательный контур, обеспечивающий режим незатухающих колебаний резонансной системы источник - грунт, резонансная частота которой определяется массой источника, 5 характеристиками грунта, а также величиной регулируемой жесткости.

Устройство управления. регулирует величину этой жесткости так, чтобы час тота автоколебаний системы совпада- 10 ла с частотой опорного сигнала. Таким образом, на любой иэ частот рабочего диапазона система источник грунт находится в состоянии резонанса, что, во-первых, обеспечивает согласование сопротивлений источника и .грунта, а во-вторых, увеличивает амплитуду силового Воздействия на грунт (2 ).

Недостатком данного источ ика яв- 20 ляется сложность, небольшая выходная мощность и низкая надежность, обусловленная применением в качестве источника силы индуктора, работающего В импульсном режиме При та ком режиме работы энергия системы пополняется лишь в момент прохождения импульса тока через обмотку индукто. ра, а в остальное время находится в состоянии свободного движения.

Поэтому для создания достаточно большой амплитуды силового воздействия на грунт требуются мощные импульсы тока, что накладывает повышенные требования к прочности обмоток индуктора и приводит к усложнению конструкции источника.

Кроме того, импульсный характер возбуждающей силы создает побочные гармоники, ухудшающие качество излучаемой сейсмической волны. 40

Наиболее близким к изобретению техническим решением является вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий механическую резонансную систему, состоящую из основной 45 реактивной массы, излучающей плиты и гидроцилиндра, полости которого соединены с выходными каналами электрогидравлического преобразователя, выход которого подключен к выходу блока управления резонансной частотой, установленный на основной реактивной массе соосно гидроцилиндру источник переменной силы, вход которого подключен через второй электрогидравлический преобразователь к выходу генератора рабочего сигнала, управляющий выход которого соединен с входом блока управления резонансной частотой.

Электрический сигнал с выхода геНератора рабочего сигнала системы управления поступает на вход второго электрогидравлического преобразовате. ля, который в соответствии с этимсигналом переключает поток рабочей жид- 65 кости поД давлением то в одну, то в другую полости второго гид1 оцилиндра. Возникающее при этом силовое воздействие, с одной стороны, прикладывается через излучающую плиту к грунту и возбуждает в нем сейсмическую волну, а с другой стороны, прикладывается к реактивной массе, вызывая ее колебательное движение.

Первый гидроцилиндр, выполняющий роль пружины с регулируемой жесткостью, осуществляет изменение резонансной частоты источника. Регулирование жидкости такой пружины производится путем смещения плунжера гидроцилиндра из центрального положения к одному из крайних.

Устройство управления резонансной частотой устанавливают с помощью первого гидроцилиндра в соответствии со значением частоты рабочего сигнала на такую величину, при которой обеспечивается резонанс механической системы на частоте рабочего сигнала 53 ).

Недостатком известного источника является низкая добротность резонансной системы и узкий диапазон изменения жесткости, что вызвано параллельным включением первого и второго гидроцилиндров ° При таком подключении жесткость второго гидроцилиндра входит в общую жесткость резонансной системы и отрицательно влияет на ее характеристики. Для того, чтобы второй гидроцилиндр был способен развивать достаточное толкающее усилие на возможно большей рабочей частоте, он должен иметь минимально возможный объем жидкости в полостях и подводящих каналах, соединяющих его с электрогидравлическим усилителем, чтобы сократить расход жидкости на ее сжатие. Но при этом из-за малого объема полостей жесткость такого гидроусилителя будет .относительно большой и станет оказывать определяющее влияние на разонансную частоту системы, снизив ри этом возможности ее регулировки помощью первого гидроцилиндра.

К тому же малые объемы полостей не позволят развивать большую .амплитуду колебаний, что необходимо при возбуждении низкочастотной (ниже 810 Гц ) сейсмической волны.

Гидроцилиндр источника переменной силы при таком его включении шунтирует механическую резонансную систему, снижая не только диапазон изменения резонансной частоты, но и

Р обротньсть резонанса.

Целью изобретения является пОвышение сейсмической эффективности путем расширения диапазона перестройки резонансной частоты и повышения доб-, ротности резонансной системы.

1002998

Формула изобретения

Вибрационный источник сейсмичес,ких сигналов, содержащий механическую резонансную систему, состоящую из основной реактивной массы, излучающей плиты и гидроцилиндра, полости которого соединены с выходными каналами первого электрогидравличес65 кого преобразователя, вход которого

Поставленная цель достигается тем, что вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий механическую резонансную систему, состоящую из основной реактивной массы, излучающей плиты и гидроцилиндра, 5 полости которого соединены с выходными каналами первого электрогидравлического преобразователя, вход которого подключен к выходу блока управления резонансной частотой, уста- 1О новленный на основной реактивной массе.соосно гидроцилиндру источник переменной силы, вход которого подключен через второй электрогидравлический преобразователь к выходу 15 генератора рабочего сигнала, управляющий выход которого соединен с входом блока управления резонансной частотой, снабжен дополнительной реактивной массой, связанной с основ. 2О ной реактивной массой посредством источника переменной силы.

На чертеже представлена предлагаемая схема источника.

Источник содержит систему 1 управ- 5 ления, в состав которой входят генератор 2 рабочего сигнала, управляющий вход которого подключен к входу устройства 3 управления резонансной частотой. Исполнительный механизм содержит механическую резонансную систему, образованную излучающей плитой 4, реактивной массой 5 и гидроцилиндром б, полости которого соединены с выходами электрогидравлического преобразователя 7, вход которого соединен с выходом устройства

3 управления резонансной частотой.

Источник переменной силы выполнен в виде второго гидроцилиндра 8, один конец которого соединен с реак- 40 тивной массой 5, другой конец — с дополнительной реактивной массой 9, а полости соединены с выходами вто- рого электрогидравлического преобра- . зователя 10, вход которого подключен 45 к выходу генератора 2 рабочего сигнала.

В исходном положении система 1 управления с помощью устройства 3 управления резонансной частотой уста навливает гидроцилиндр 7 в положение, при котором его жесткость обеспечит резонансную частоту системы, равную начальному значению частоты рабочего си гнала.

При работе источника рабочий сигнал с выхода генератора 2 поступает на вход второго электрогидравлического преобразователя 10, приводящего в действие гидроцилиндр 8 возбудителя вибрации. Возникающее при этом силовое воздействие при кладывается, с одной стороны, к дополнительной реактивной массе 9, а .с другой — к реактивной массе 5 механической резонансной системы, возбуждая ее колебания. Усил .нное за счет резонансного эффекта силовое воздействие прикладывается через излучающую плиту 4 к грунту

,и. возбуждает в нем сейсмическую волну.

При изменении частоты рабочего сигнала устройство 3 управления резонансной частотой смещает плунжер гидроцилиндра 6 на новое положение, при котором будет выполняться условие резонанса для нового значения частоты. Таким образом, бпагодаря связи генератора 2 с устройством 3 .управления, механическая резонансная система возбудителя вибрации всегда оказывается настроенной на частоту рабочего сигнала. Поскольку источник переменной силы не шунтирует гидроцилиндр б механической резонансной системы, то частота и добротность резонанса определяется в основном характеристиками гидроцилиндра б .

Например, если величину дополнительной массы 9 установить в 3-5 раз меньше реактивной массы 5, а также обеспечить жесткость, дополнительного гидроцилиндра 8 в несколько раз больше жесткости гидроцилиндра б, то система из двух реактивных масс 5 и 9 и соединяющего их гидроцилиндра

8 будет вести себя как одна реактивная масса, равная по величине сумме двух реактивных масс, а резонансная частота системы будет определяться жесткостью гидроцилиндра б.

Устранение шунтирующего влияния источника переменной силы на резонансную систему повышает ее добротность и расширяет диапазон перестройки резонансной частоты, что в конечном итоге приводит к увеличению мощности возбуждаемой сейсмической волны в широком диапазоне рабочих частот и, следовательно, к повышению сейсмической эффективности источника.

Предлагаемый источник сейсмических сигналов, благодаря наличию резонансной системы, значительно повысит КПД источника с электрогидравлическим приводом и позволит возбуждать сейсмические волны большой интенсивности, необходимые для сейсмических .и фундаментальных сейсмологических исследований.

1002998!

1 !

Составитель Н. Чихладэе

Редактор Л. Гратилло. Техред Е.Харитончик Корректор В. Бутяга

Тираж 708 Подписное

ННИНПП Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/Б

Заказ 1543/28

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 подключен к выходу блока управления резонансной частотой, установленный на основной реактивной массе соосно гидроцилиндру источник переменной силы, вход которого подключен через второй электрогидравлический преобразователь к выходу генератора рабочего сигнала, управляющий выход которого соединей с входом блока управления резонансной частотой, о т л и -ч а ю шийся тем, что, с целью. повышения сейсмической эффективности путем расширения диапазона перестрой-. ки резонансной частоты и повышения добротности резонансной системы, он снабжен .дополнительной реактивной массой, связанной с основной реактйв ной массой посредством источника переменной силы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент CUJA 9 3159233, кл. 181-0,5, опублик. 1964.

2, Авторское свидетельство СССР

У 721789, кл.С 01 Ч 1/02, 1974.

3. Шагинян A.Ñ. Создание вибраци10. онных источников большой мощности для глубинного зондирования Земпи.

8 кн.: Проблемы вибрационного просвечивания Земли. Под. ред. A.Â. Николаева, N "Наука", 1977, с. 12815 136 {прототип).