Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к невзрывным наземным и скважинным источникам сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр. Трансформатор сил и линейных перемещений содержит подвижные друг относительно друга корпус 2, выполненный с ограничителем хода поршня, поршень 1 и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру. Часть объема рабочей камеры заполнена жидкостью, а другая его часть в виде полости 6 изменяемого объема, окруженной слоем 7 теплоизоляционного материала, заполнена газом и соединена с устройством регулирования количества газа. В теле корпуса вы полнены дренажные отверстия 11 , которые соединяют рабочую камеру с внешним резервуаром 12, заполненным жидкостью . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (И) (50 4 6 01 V 1 13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4066260/31-25 (22) 06.05.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (» ) Тольяттинский политехнический институт (72) В.В.Ивашин и В.В.Уланов (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(798663, кл. G 01 Ч 1/133, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1141359, кл. G 01 U 1/135, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1(1087933, кл. G 01 V 1/133, 1983. (54) ТРАНСФОРМАТОР СИЛ И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГ.НАЛОВ (57) Изобретение относится к невзрывным наземным и скважинным источникам сейсмических сигналов. Цель изобретения — повышение сейсмической эффективности путем расширения частотног спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр. Трансформатор сил и линейных перемещений содержит подвижные друг относительно друга корпус 2, выполненный с ограничителем хода поршня, поршень 1 и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру.

Часть объема рабочей камеры заполнена жидкостью, а другая его часть в виде полости 6 изменяемого объема, окруженной слоем 7 теплоизоляционного материала, заполнена газом и сое". динена с устройством регулирования

Я

:количества газа. В теле корпуса выполнены дренажные отверстия 11, которые соединяют рабочую камеру с внешним резервуаром 12, заполненным жид- С костью. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

1383250

Изобретение относится к источникам возбуждения сейсмических сигнаЛов, Целью изобретения является повышение сейсмической эффективности путем расширения частотного. спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр, 10 а также повышение KIIg.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 устройство обращенного типа; на фиг.3 — скважинный вариант устройства.

Устройство (фиг.l) содержит подвижные друг относительно друга поршень 1., корпус 2 с ограничителем 3 хода поршня l и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру 5. Места сопряжения поршня l с корпусом 2, а также излучающей плиты 4 с корпусом 2 герметизированы (не показано).

Внутри рабочей камеры 5 размещена 25 полость 6 изменяемого объема, выполненная, например, в виде эластичной камеры и занимающая часть объема рабочей камеры 5. Стенки полости 6 покрыты поверхностным слоем 7 теплоизо- 30 ляционного материала и с,помощью газопровода 8, содержащего газовый вентиль 9, соединяются с устройством

10 регулирования количества газа.

Конструктивное исполнение полости 6 изменяемого объема может быть различным (например, полость, образованная подвижно сопряженными стаканами, или полость, образованная при сопряжении цилиндра, заглушенного с одного торца, и поршня, и т.п.), при этом она мсжет быть выполнена в теле поршня

1, корпуса 2 или излучающей плиты

4 со стороны рабочей камеры 5. В теле корпуса 2 выполнены дренажные отверстия 11, имеющие большое гидродинамическое сопротивление и соединяющие рабочую камеру 5 с внешним резервуаром 12, При подготовке к рабо1 те рабочую камеру 5 заполняют жидкостью. По мере заполнения рабочей

50 камеры 5 внешний резервуар 12 также будет заполняться жидкостью, поступающей в него из рабочей камеры 5 через дренажные отверстия ll. Подача жидкости в рабочую камеру 5 продолжа«55 ется до тех пор, пока поршень 1, удерживаемый весом жидкости внешнего резервуара 12, находящейся выше уровня нижнего торца поршня 1, не займет свое верхнее положение в месте его сопряжения с корпусом 2 и не упрется в ограничитель. 3 хода. При этом полость 6 до подачи в нее газа занимает свой минимальный объем. После этого с помощью устройства 10 регулирования

I количества газа при открытом вентиле

9 заполняют полость 6 необходимым количеством газа. При этом объем полос ти 6 увеличивается, а избыточный объем жидкости рабочей камеры 5 удаляется за счет ее перетока из рабочей камеры 5 во внешний резервуар 12 через дренажные отверстия 11, При уменьшении объема полости 6 и уменьшения находящегося в ней количества газа недостающий объем жидкости рабочей камеры 5 добавляется эа счет ее перетока из внешнего, резервуара 12 в рабочую камеру 5 через дренажные отверстия 11. После этого вентиль 9 перекрывается.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении поршня 1 вниз, приводимого в движение силовым или ударным воздействием любого типа привода, в рабочей камере 5, заполненной жидкостью, создается импульс давления. В процессе создания импульса давления ввиду большого гидродинамического сопротивления дренажных отверстий 11 практически исключается переток жидкости из рабочей камеры

5 во внешний резервуар 12, а следовательно, и влияние дренажных отверстий 11 на динамику работы устройства. Давление в рабочей камере 5 воздействует на излучающую плиту 4 и корпус 2, Излучающая плита 4, взаимодействующая с грунтом, возбуждает в нем сейсмический сигнал, частотный спектр которого зависит от длительности импульса давления, определяе-. мой жесткостью ограниченного рабочей камерой 5 объема жидкости с включенной в нее газовой полостью 6, которая, в свою очередь, зависит от количества газа в полости 6. Таким образом, изменяя количество газа в полости 6 изменяемого объема, можно плавно и в широком диапазоне опера- . тивно изменять частотный спектр генерируемых сейсмических сигналов без изменения коэффициента трансформации, которое в ряде случаев ведет к сниже-, нию эффективности работы устройства.

1383250

При создании импульса давления в рабочей камере 5 заполненная газом полость 6 сжимается, давление газа может увеличиться в несколько десятков раз, что приводит к значительному нагреву находящегося в ней газа. Так как энергия газа, сжимаемого за счет энергии движения поршня 1, в,процессе силового воздействия на грунт пре- 1р образуется в энергию движения излучающей плиты 4, то для увеличения этой преобразовательной энергии, а следовательно, и для увеличения всего КПД преобразования энергии движе- 15 ния поршня 1 в энергию движения излучающей плиты 4 путем уменьшения тепловых потерь энергии, вызываемых теплообменом нагреваемого газа с внешней средой, полость 6 окружена 2р слоем ? из теплоизоляционного материала. Давление в рабочей камере 5, воздействуя на корпус 2, пригруженный инертной массой (не показана), перемещает его вверх. По окончании им- 25 пульса давления корпус 2 с инертной массой перемещается вниз и совместно с упругими силами сжатого грунта воз-. вращает поршень 1 в исходное положение. При этом заполненная газом по- 3р лость 6 принимает свой первоначальный объем. Устройство готово для осуществления следующего рабочего цикла.

При необходимости увеличения начального давления в жидкости, заполняющей внешний резервуар 12 и рабочую камеру 5, внешний резервуар 12 должен быть выполнен закрытым и соединен с воздушным рессивером начального давления. Необходимость соеди- 4р кения внешнего резервуара 12 с рессивером вызывается в этом случае тем, чтобы обеспечить неизменность начального давления при изменении количества газа в полости 6. 45

Дренажные отверстия 11 в теле корпуса 2 при наличии ограничителя 3 хода поршня 1 необходимы, так как если исключается воэможность изменения объема жидкости в рабочей камере 5, диапазон изменения количества газа в полости 6, а следовательно, и диапазон регулирования частотного спектра генерируемого сигнала резко сужаются, поскольку объем полости 6 вследствие практической несжимаемости остается постоянным и изменение количества газа в ней будет происходить только

sa счет изменения его давления. Кроме того, такое изменение давления, являющегося начальным, будет приводить к тому, что начальные условия создания импульса давления будут изменяться при изменении жесткости ограниченного рабочей камерой 5 объема жидкости с включенной в нее газовой полостью 6, а это, в свою очередь, приводит к изменению как эффективности работы привода поршня 1, так и сейсмической эффективности работы всего устройства.

На фиг.2 приведена конструкция трансформатора сил и линейных перемещений обращенного типа. Отличие данной конструкции заключается в том, что корпус жестко соединен с излучающей плитой 4, прилегающей к грунту, дренажные отверстия 11 выполняются в теле корпуса 2 в его верхнем основании, а инертной массой (не показана) в отличие от конструкции, представленной на фиг.1, пригружается не весь корпус 2, а верхнее основание.

Формирование импульса давления в рабочей камере 5 трансформатора на фиг.2 осуществляется при перемещении поршня 1 вверх, при этом генерирование сейсмического сигнала при взаимодействии излучающей плиты 4 с грунтом осуществляется за счет силы давления, действующей на корпус.

Устройство может быть применено и в скважинных источниках сейсмических сигналов (фиг.3), воздействующих на забой скважины.

Таким образом, описываемое устройство позволяет осуществлять плавную регулировку частотного спектра генерируемого сигнала в широком диапазо" не его изменения без изменения коэффициента трансформации и оперативно производить его настройку на заданный частотный спектр, что обеспечивает возможность работы устройства в оптимальном режиме для каждого конкретного района работ.

Применение теплоизоляционного слоя, окружающего полость, заполненную газом, уменьшает потери энергии, вызываемые теплообменом, и повышает сейсмическую эффективность устройства за счет увеличения КПД преобразования энергии движения поршня в энергию движения излучающей плиты, воздействующей на грунт.

Кроме этого, сокращение времейи, требуемого для настройки заданного

1383250 частотного спектра генерируемого сигнала, повышает производительность сейсморазведочных работ.

5 формула изобретения

1.Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов, содержащий подвижные друг относительно друга поршень, корпус, выполненный с ограничителем хода поршня, и излучающую плиту, обра" зующие заполненную жидкостью рабочую камеру, в которой размещена заполнен-15 ная газом полость с подвижной стенкой, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличения производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр, заполненная газом полость соединена с устройством дозированной подачи газа, а в теле корпуса выполнены отверстия, соединяющие рабочую камеру с внешним резервуаром, заполненным жидкостью.

2.Трасформатор по п.1, о т л и " ч а ю шийся .тем, что, с целью повышения КПД, стенки заполненной газом полости покрыты слоем теплоиэоляционного материала.

1383250

12

Фиг.3

Редактор С.Пекарь

Тираж,522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1292/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ff

11

5

Составитель Н.Чихладэе

Техред M,дидык Корректор А. Тяско