Скважинный источник сейсмических сигналов

 

Использование: возбуждение упругих колебаний при сейсмических исследованиях в сухих скважинах. Сущность изобретения:устройствосодержит электромагнитный ударник, включающий статор 2 и якорь 3, узел излучения, выполненный в виде накловальни 20, штока 21 и наконечника 22 и установленный в нижней части вакуумного цилиндра 8, силовой цилиндр 14 с приводом 13. Подвижная крышка 12. соединенная с приводом 13, например, через редуктор и винтовую пару, может перемещаться вдоль оси силового цилиндра 14. Повышение КПД достигается за счет образования разрежения в вакуумном цилиндре 8 сжатия воздушной среды в силовом цилиндре 14 при перемещении-якоря 3 в верхнее положение (т.е. осуществляется накопление энергии при холостом ходе якоря 3) и разгоне якоря 3 под действием вакуума и сжатого газа при рабочем его ходе. При этом перемещением подвижной крышки 12 с помощью привода 13 регулируется количество накапливаемой энергии в силовом цилиндре 14. 1 ил. If™

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906227/25 (22) 31.01.91 (46) 30.11.92. Бюл. № 44 (71) Казахский филиал Всесоюзного научноисследовательского института разведочной геофизики Научно-производственного объединения "Рудгеофиэика" (72) В.А.Коржов, А.И.Терещенко, M.Ю.Фефелов и B.È.Øàäõèí (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11440099995588, кл. G 01 V 1/40, 1986.

Авторское свидетельство СССР

¹.1456922, кл. G 01 Ч 1/40, 1987. (54) СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (57) Использование: возбуждение упругих колебаний при сейсмических исследованиях в сухих скважинах. Сущность изобретения: устройство содержит электромагнитный ударник, включающий

„, Д2„„1778728 А1 статор 2 и якорь 3, узел излучения, выполненный в виде накловальни 20, штока 21 и наконечника 22 и установленный в нижней части вакуумного цилиндра 8, силовой цилиндр 14 с приводом 13. Подвижная крышка

12. соединенная с приводом 13, например, через редуктор и винтовую пару, может перемещаться вдоль оси силового цилиндра

14. Повышение КПД достигается за счет образования разрежения в вакуумном цилиндре 8 сжатия воздушной среды в силовом цилиндре 14 при перемещении-якоря 3 в верхнее положение (т.е. осуществляется накопление энергии при холостом ходе якоря

3) и разгоне якоря 3 под действием вакуума и сжатого газа при рабочем его ходе, При этом перемещением подвижной крышки 12 с помощью привода 13 регулируется количество накапливаемой энергии в силовом цилиндре 14. 1 ил.

1778728

Изобретение относится к геофизическим методам разведки месторождений полезных ископаемых и может быть использована для возбуждения упругих колебаний при сейсмических исследованиях в сухих скважинах, Известен скважинный акустический излучатель, содержащий корпус, электрадвигатель, с размещенными на ега валу зующих с чередующейся относительно друг друга полярностью, и шпильками,. связанными с корпусом и проходящими через диски, закрепленные на валу с воэможностью осевого перемещения и соединенные между собой пластинчатыми пружинами, като15 рые также могут быть снабжены закрепленными в их центральной части магнитами, Основным недостатком излучателя яв20 ляется небольшая мощность возбуждаемых в горных парадах упругих колебаний.

Наиболее близким техническим решением является скважинный источник упругих волн, содержащий корпус с помещенными в него узлом излучения и электромагнитным ударником, включающим статар и якорь.

Основной недостаток этага. источника сейсмических сигналов заключается в невысоком коэффициенте полезного действия, чта связано с невозможностью увеличения скорости рабочего перемещения якоря и накопления энергии при холостом ходе якоря. 35

Эта не позволяет регулировать усилие возбуждение сейсмических сигналов в процессе работы.

Целью изобретения является повыше40 ние коэффициента полезного действия источника сейсмических сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий корпус с помещенными-е него узлом излучения и электромагнитным ударником; включающим статор и якорь, снабжен вакуумным цилиндром с окнами в его верхней части, силовым цилиндром с

45 окнами. в его нижней части. по меньшей мере, двумя подшипниками, установленными ва фланцы, поршнями, подвижной крыш50 кой, приводом и уплатнительными элементами, при этом фланцы жестко прикреплены к верхней и нижней частям корпуса симметрично электромагнитному 55 ударнику, якорь установлен по оси статора, силовой цилиндр с установленным в его верхней части приводом прикреплен нижней частью к одному фланцу, вакуумный цилиндр с помещенным в его нижней части дисками, магнитами, размещенными на ва- 10 лу электродвигателя и дисках. вдоль их абраузлом излучения соединен верхней частью с другим фланцем, один поршень с установленным на нем уплотнительным элементом прикреплен к верхнему торцу якоря и помещен в силовой цилиндр над его окнами, другой поршень с установленным на нем уплотнительным элементом прикреплен к нижнему торцу якоря и помещен в вакуумный цилиндр ниже его окон, подвижная крышка с установленным на ней уплотнительным элементом помещена в силовой цилиндр и соединена с приводом с возможностью осевого перемещения вдоль оси силового цилиндра, а в зоне контакта узла излучения с нижней частью вакуумного цилиндра установлен уплотнительный элемент.

На чертеже приведен скважинный источник сейсмических сигналов, В качестве примера приведен вариант источника для .возбуждения сейсмических . сигналов в забое сухих скважин, Скважинный источник сейсмических сигналов содержит корпус 1 с помещенным в него электромагнитным ударником, включающим статор 2 с осевым отверстием, в которое помещен якорь 3, выполненный в виде стержня, первый 4 и второй 5 фланцы, в которых закреплены первый 6 и второй 7 подшипники, вакуумный цилиндр 8 с окнами 9 в его верней части, первый 10 и второй t1 поршни, подвижную пружину 12, привод

13, силовой цилиндр 14, с окнами 15 в его. нижней части, уплотнительные элементы

16, 17, 18 и 19 и узел излучения, выполненный в виде наковальни 20, штока 21 и наконечника 22 и установленный в нижней части вакуумного цилиндра 8. Первый 4 и второй

5 фланцы жестко прикреплены к верхней и нижней частям корпуса 1 соответственно симметрично электромагнитному ударнику так, что якорь 3 установлен на оси статора

2. Силовой цилиндр 14 с установленным в его верхней части приводом 13 прикреплен нижней частью к первому фланцу 4. Вакуумный цилиндр 8 с помещенным в его нижней части узлом излучения соединен верхней частью со вторым фланцем 5. Первый поршень 10 с установленным в выточке, выполненной на его боковой поверхности, уплотнительным элементом 16 прикреплен к верхнему торцу якоря 3 и помещен в силовой цилиндр 14 над его окнами 15. Второй поршень 11 с установленным в выточке, выполненной на его боковой поверхности, уплотнительным элементом 17 прикреплен к нижнему торцу якоря 3 и помещен в вакуумный цилиндр ниже его окон 9, Подвижная крышка 12 с установленным в выточке, выполненной на его боковой поверхности, уп1778728

15

25

55 лотнительным элементом 18 помещена s силовой цилиндр 14 и соединена с приводом 13, например, через редуктор и винтовую пару (на чертеже не обозначены) так, что она может перемещаться с помощью привода 13 вдоль оси силового цилиндра 14.

Уплотнительный элемент 19 установлен в зоне контакта узла излучения с нижней частью вакуумного цилиндра 8, например, на чертеже он помещен в выточке дна (на чертеже не обозначено) вакуумного цилиндра

8. В подвижной крышке 12 установлен электромагнитный клапан (на чертеже не показан).

В качестве привода 13 может быть использован электродвигатель. Ограничители хода подвижной крышки 12 в виде концевых выключателей нэ чертеже для его упрощения не показаны. В окна 9 и 15 могут. быть установлены фильтрующие элементы (на чертеже не показаны), . Скважинный источник сейсмических сигналов работает следующим образом.

Его опускают на каротажном кабеле (не обозначен) в скважину до ее забоя. При этом кабель провисает. Наконечник 22 устанав. ливается на забой скважины, а вакуумный .цилиндр 8 нижним краем (дном) устанавливается на наконечник 22 под действием собственной массы, массы корпуса 1, других узлов и элементов источника и кабеля, Включают привод 13 и устанавливают подвижную крышку 12 в заданное положение.

По кабелю с поверхности подают управляющее напряжение на статор 2, который формирует электромагнитное поле, силовое воздействие которого приводит к перемещению вверх якоря 3 относительно узла излучения. При этом подшипники 6 и 7 центрируют якорь 3, не позволяя ему отклоняться от оси. Поршни 10 и 11 также перемешаются вверх, Перемещение поршня 1.0 в силовом цилиндре 14 приводит к сжатию газовой среды в полости силового цилиндра

14, т.к, уплотнительные элементы 16 и 18 обеспечивают замкнутый объем ограниченного пространства между подвижной крышкой 12 и поршнем 10, Происходит: накопление энергии сжатого газа, В пространство между поршнем 10 и фланцем 4 через окна 15 поступает атмосферный воздух, Перемещение поршня 11 приводит к вытеснению газовой среды из полости вакуумного цилиндра 8 в пространстве между поршнем 11 и фланцем 5 частично через окна 9. Кроме того, вытесняемый газ частично проходит через зазор между якорем 3 и статором 2. охлаждая электромагнитный ударник. и частично проникает в силовой цилиндр 14 в пространстве между фланцем

4 и поршнем 10, а частично выбрасываешься в атмосферу через окна 15, смешиваясь с поступающим через них воздухом. В полости вакуумного цилиндра 8 между поршнем

11 и дном вакуумного цилиндра 8 при перемещении поршня 11 вверх образуется разрежение газовой среды, т.к. в эту полость воздух иэ атмосферы не проникает из-за наличия уплотнительных элементов 17 и 19

При достижении поршнем 11 нижнего края окон 9 прекращается подача управляющего, напряжения на статор 2 электромагнитного ударника и якорь 3 останавливается, после чего на статор 2 поступает управляющее напряжение, обеспечивающее реверсирование тягового усилия электромагнитного поля, и якорь начинает перемещаться вниз.

При этом на него дополнительно воздейстауег сила упругости сжатого газа в полости силового цилиндра 14, разность давлений на поршень 11 — воздуха со стороны электромагнитного ударника и разреженной газовой среды со стороны наковальни 20, а также собственная масса якоря 3 и поршней

10 и 11. Якорь 3 в нижнем рабочем положении совершает силовое воздействие по наковальне 20, которое через шток 21 и наконечник 22 передается в среду, возбуждая в ней.сейсмические сигналы, Далее циклы возбуждений сейсмических сигналов повторяются заданное количество рэз. Б случае, если оператору потребуется изменить усилие, с которым возбуждаются сейсмические сигналы, то выключают управляющее напряжение, поступающее на электромагнитный ударник, включают привод 13 и перемещают подвижную крышку 12 вверх или вниз, увеличивая или уменьшая тем самым величину полости в силовом цилиндре 14 между подвижной крышкой 12 и поршнем 10 при его крайнем нижне л положении. Открывают электромагнитный клапан в подвижной крышке 12 и наполняют указанную полость в силовом цилиндре 14 атмосферным воздухом в случае, если расстояние между подвижной крышкой 12 и поршнем 10 увеличилось, Производят возбуждение сейсмических сигналов заданное количество раз. После завершения исследований прекращают подачу управляющего напряжения на электромагнитный ударник, и источник извлекают из скважины

Описываемое устройство имеет более высокий коэффициент полезного действия.

Это связано с тем, что при совершении рабочего хода якоря его ускоряет дополнительно к электромагнитному полю статора и собственной массе атмосферное давление, т.к. в вакуумном цилиндре при холостом ходе якоря образуется разрежение, а также

1778728 энергия сжатого газа в силовом цилиндре, Кроме того, коэффициент полезного действия повышается еще и потому, что за счет регулирования габаритов полости в силовом цилиндре, в которой сжимается газ, имеется возможность согласовывать энергию возбуждения сейсмических сигналов с упругими свойствами среды, т.е. подбирать оптимальную энергию и совершать воздействие в пределах упругой деформации.

Составитель А. Терещенко

Редактор Т. Полионова Техред М,Моргентал Корректор И. Шмакова

Заказ 4192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий корпус с помещенным в него узлом излучения и электромагнитным ударником, включающий статор и якорь, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снабжен вакуумным цилиндром с окнами в его верхней части, силовым цилиндром с окнами в его нижней части, по меньшей мере двумя подшипниками, установленными во фланцы, поршнями, подвижной крышкой, приводом и уплотнительными элементами, при этом фланцы жестко прикреплены к верхней и нижней частям корпуса симметрично электромагнитному ударнику, якорь установлен по оси . статора, силовой цилиндр с установленным

5 в его верхней части приводом прикреплен нижней частью к одному фланцу, вакуумный цилиндр с помещенным в.его нижней части узлом излучения соединен верхней частью с другим фланцем, один поршень.с установ10 ленным на нем уплотнительным элементом прикреплен к верхнему торцу якоря и помещен в силовой цилиндр над его окнами, другой поршень с установленным. на нем уплотнительным элементом прикреплен к

15 нижнему торцу якоря и помещен в вакуумный цилиндр ниже его окон; подвижная крышка с установленным на ней уплотнительным элементом помещена в силовой цилиндр, соединена с приводом с

20 возможностью осевого перемещения вдоль оси силового цилиндра, в зоне контакта узла излучения с нижней частью вакуумного цилиндра установлен уплотнительный элемент.