Пневмоисточник сейсмических сигналов

 

Изобретение относится к сейсмической разведке на акваториях и может быть использовано для возбуждения сейсмических сигналов на мелководье, в скважинах. Цель - повышение мощности сейсмического излучения путем увеличения скорости вскрытия выхлопного окна и повышения расхода сжатого воздуха при выхлопе. В пневмоисточнике, включающем корпус 1, электропневмоклапан, насадок 17 с радиальными выхлопными окнами 2, запорный узел, выполненный в виде штока и поршней верхнего 11 и нижнего 12, вспомогательную камеру, 18 центральное окно, перекрытое нижним поршнем 12, вспомогательная камера 18 соединена калиброванным каналом 26 с камерами 16, 13, 14, заполненными сжатым воздухом, внутри корпуса 1 размещена ступенчатая втулка 8, шток выполнен ступенчатым и сопряжен ступенью большего диаметра 10 со ступенчатой втулкой 8, образуя управляющую камеру 14. За счет наличия низкого давления во вспомогательной камере 18 и перетока сжатого воздуха из камеры 14 в камеру 13 увеличивается скорость перемещения запорного узла и повышается секундный расход сжатого воздуха, что позволяет увеличить мощность сейсмического сигнала. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к сейсмической разведке на акваториях и может быть использовано для возбуждения сейсмических сигналов на мелководье и в скважинах. Целью изобретения - повышение мощности сейсмического излучения путем увеличения скорости вскрытия выхлопного окна и повышения расхода сжатого воздуха при выхлопе. На фиг. 1 приведен пневмоисточник сейсмических сигналов; на фиг. 2 - якорь электропневмоклапана. Источник включает корпус 1 с окнами 2 и электроклапан, состоящий из электромагнита 3 и якоря 4, выполненного в виде полого цилиндра 5 с жестко соединенной с ним тарелью 6. Якорь 4 благодаря установке полого цилиндра 5 в сверление 7 разгружен. Внутри корпуса помещена ступенчатая втулка 8, внутри которой и корпуса 1 помещен запорный узел, включающий шток со ступенью 9 малого диаметра и ступенью 10 большого диаметра. На концах штока размещены верхний 11 и нижний 12 поршни. В ступени 10 выполнена камера 13 обеспечения свободного разгона запорного узла. Втулка 8, ступень 10, верхний поршень 11 образуют управляющую камеру 14, соединенную с камерой 13 каналами 15. Между ступенью 10 и нижним поршнем 12 внутри корпуса 1 образована рабочая камера 16, а под нижним поршнем 12 в насадке 17 выполнена вспомогательная камера 18. Поперечное сечение управляющей камеры 14 больше площади, ограниченной торцовым уплотнением 19 на внутренней стороне нижнего поршня 12 за вычетом площади поперечного сечения ступени малого диаметра. Для подачи сжатого воздуха служит канал 20, соединенный с полостью 21 электропневмоклапана, которая соединена с управляющей и рабочей камерами 14 и 16 каналами ввода 22 и 23 через кольцевую полость 24 между ступенчатой втулкой 8 и корпусом 1 и каналом 25. Вспомогательная камера 18 соединена с камерой 14 обеспечения свободного разгона калиброванным каналом 26, а с окружающей средой - каналом 27 с обратным клапаном 28. Для запуска источника предназначены каналы 29 (фиг.2), соединяющие полость 24 электропневмоклапана со стартовой камерой 30 над верхним поршнем 11 через сверление 7 с седлом 31 якоря 4. Вытравливание воздуха из стартовой камеры производят по каналам 32 с обратным клапаном 33. С борта судна по пневмомагистрали подают сжатый воздух в канал 20. Действуя на верхний торец якоря 4, воздух устанавливает его на седло 31 клапана. При этом перекрывается вход в сверление 7. Воздух попадает в полость цилиндра 5 и под нижний торец якоря 4, усилие сжатия которого к седлу сокращается до 20-30 Н. Обтекая верхний торец цилиндра 5, воздух попадает в полость 21 электропневмоклапана и далее по каналу 25, через кольцевую полость 24, канал 22 в ступенчатой втулке 8 поступает в управляющую камеру 14. Действуя на верхний поршень 11 снизу, воздух перемещает запорный узел вверх, в исходное положение. Избыток воздуха из стартовой камеры 30 вытравливается по каналам 32 через обратный клапан 33 и одновременно сжатый воздух заполняет камеру 13 обеспечения свободного разгона по каналам 15. В момент занятия запорным узлом исходного положения происходит герметизация рабочей камеры по уплотнению 19 и открывается канал 23 ввода сжатого воздуха из кольцевой полости 24 в рабочую камеру 16. После заполнения рабочей камеры 16 сжатым воздухом запорный узел находится практически в разгруженном состоянии, так как прижат к уплотнению 19 с минимальным усилием, достаточным для обеспечения надежности герметизации. Из камеры 13 сжатый воздух по калиброванному каналу 26 поступает во вспомогательную полость 18, из которой удаляется по каналам 27 через обратный клапан 28. Возможен частный случай вывода сжатого воздуха из вспомогательной камеры 18 через уплотнение в нижнем поршне 12. Это способствует дополнительной продувке окон от ила и грязи (в случае применения источника в скважине, болоте или на дне). Возможен также частный случай, когда калиброванный канал выполнен в нижнем поршне 12 и соединяет рабочую камеру 16 со вспомогательной камерой 18. Возможно также заполнение канала 27 с обратным клапаном 28 вдоль оси источника в днище вспомогательной камеры для сброса конденсата из нее. В заданный момент времени на электромагнит 3 поступает командный импульс тока напряжением 300 В, якорь 4 притягивается к электромагниту 3, отрываясь от седла 31. При этом раскрывается сверление 7, через которое по каналам 29 запуска сжатый воздух с минимальной задержкой (0,001 с) поступает на верхний торец поршня 11. В этот момент давления в управляющей камере 14, кольцевой полости 24 и полости 21 электропневмоклапана уравновешиваются. Сила, действующая на запорный узел, определяется давлением в рабочей камере 16 и площадью сечения нижнего поршня 12 внутри уплотнения 19. Даже небольшого смещения запорного узла достаточно, чтобы перекрыть каналы 23 ввода, разгерметизировать рабочую камеру 16 и передать давление воздуха на всю площадь поперечного сечения нижнего поршня 12. Дополнительное усилие превышает усилие перед сдвигом в 1,5-3 раза, что придает добавочное ускорение запорному узлу при движении вниз. Скорость его перемещения в момент максимального разгона достигает 90-120 м/с. При максимальном разгоне вскрываются окна 2 в корпусе 1. Одновременно внутренним выступом втулки 8 перекрываются каналы 15, а боковой поверхностью верхнего поршня 11 - каналы 22 в ступенчатой втулке 8. Воздух в управляющей камере 14 резко сжимается (в 4-5 раз по сравнению с исходным давлением). В результате выброса части воздуха (15-20% ) из рабочей камеры 16 и скачкообразного нарастания силы возврата запорного узла в исходное положение происходит смена направления его перемещения. Запорный узел отбрасывается назад. Давление в стартовой камере 30 нарастает, не успевая снизиться из-за малых сечений каналов 31 травления. Запорный узел снова меняет направление движения. Совершая возвратно-поступательные перемещения 4-8 раз (в зависимости от конструкции) запорный узел 2-4 раза вскрывает окна 2. Воздух, выброшенный из рабочей камеры 16 в первый цикл вскрытия окон 2, расширяется в воде с возбуждением сейсмического сигнала высокой частоты 250-300 Гц. Последующие добавки - 1-3 порций воздуха в расширяющийся газовый пузырь способствуют сокращению интенсивности его пульсации. За счет увеличения скорости вскрытия окон 2 мощность возбуждаемого сейсмического импульса возрастает в 1,5-2 раза. Падение давления в камере 16 от начального достигает 50%. Изобретение позволяет увеличить мощность сейсмического сигнала в 1,5-2 раза, а преобладающей частоты сигнала в 3 раза. Поэтому с устройством данного типа могут решаться задачи детального исследования строения придонных осадков на глубину до 500 м и более. Причем энергия излучения практически сократилась только на 30% и осталась значительно (почти на порядок) выше, чем в существующих конструкциях электроискровых источников, применяемых для решения задач детального расчленения разреза.

Формула изобретения

1. ПНЕВМОИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, включающий электропневмоклапан, корпус с центральным окном, снабженный насадками с радиальными и выхлопными окнами, в котором размещен запорный узел, выполненный в виде штока с верхним и нижним поршнями, образующими с корпусом и насадком рабочую, управляющую и вспомогательную пневматические камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности сейсмического излучения путем увеличения скорости вскрытия выхлопного окна и повышения расхода сжатого воздуха при выхлопе, радиальные выхлопные окна перекрыты нижним поршнем штока, в корпусе размещена ступенчатая втулка, охватывающая выполненный ступенчатым верхний поршень штока и образующая с ним управляющую камеру, сообщенную каналом с камерой разгона запорного узла, выполненной в ступени большего диаметра штока, вспомогательная камера соединена с рабочей и управляющей камерами калиброванным каналом, а с окружающей средой - каналом, снабженным обратным клапаном. 2. Пневмоисточник по п.1, отличающееся тем, что калиброванные каналы, соединяющие вспомогательную камеру с рабочей и/или управляющей камерой, выполнены в нижнем поршне и/или штоке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2