Вибрационный источник сейсмических волн

 

Использование: вибрационное сейсмическое зондирование глубинных слоев земной коры. Сущность изобретения: источник имеет корпус 1, выполненный в виде трубы, имеющей горизонтальный участок 3, который через участки плавного сопряжения 4, 5 соединен с вертикальными участками 6 и 7. Столб жидкости в корпусе 1 и упругие объемы сжатого воздуха с вертикальных участков 6, 7 образуют колебательную систему вибратора. Резонансная частота системы зависит от массы столба жидкости и жесткости упругих элементов и регулируется изменением давления воздуха в них. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для невзрывного возбуждения низкочастотных поперечных сейсмических волн при геофизических исследованиях и может использоваться для вибрационного сейсмического зондирования глубинных слоев земной коры, вибросейсмического мониторинга сейсмоопасных зон, в сейсмической разведке и геотехнологиях, использующих вибрационное воздействие на геологическую среду. Целью изобретения является упрощение конструкции источника большой мощности и повышение его надежности при возбуждении поперечных волн. Поставленная цель достигается тем, что в вибрационном источнике сейсмических волн, включающем герметичный корпус, заполненный водой, и размещение в корпусе газожидкостные упругие элементы переменной жесткости, герметичный корпус выполнен в виде трубы, имеющей горизонтальный участок, плавно сопряженный на концах вертикальными участками, герметично закрытыми сверху и жестко соединенными с горизонтальными плитами, расположенными под ними на концах горизонтального участка корпуса, и снабжен грунтозацепами, при этом внутренняя полость одного вертикального участка корпуса соединена через пневмопереключатель с напорной и обратной магистралями, а внутренняя полость другого соединена через вентиль с напорной пневмомагистралью. С целью стабилизации вертикальных колебаний жидкости в вертикальных участках корпуса источника жестко установлены направляющие решетки из вертикальных пластин. С целью повышения связи источника с грунтом грунтозацепы выполнены в виде плоских колец, жестко установленных на горизонтальном участке корпуса источника. Для устранения вертикальных колебаний корпуса источника и наклонов его вертикальных участков в сторону ширина плит превышает диаметр трубы, а длина превышает протяженность участка плавного сопряжения горизонтального и вертикального участка корпуса. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что герметичный корпус источника, выполненный в виде трубы, имеет новую форму, а именно: средняя часть корпуса выполнена в виде горизонтального участка трубы который плавно сопряжен на концах с вертикальными участками трубы. Соединение внутренней полости одного вертикального участка корпуса с напорной пневмомагистралью, а другого с управляемым пневмопереключателем, позволяет образовать две воздушные пружины не концах корпуса, при этом переменная подача и сброс воздуха через пневмопереключатель позволяет обеспечить подвод энергии и раскачку колебательной системы. В результате упрощается конструкция (мощная колебательная система не имеет подвижных механических частей, поршней, уплотнений) и, как следствие, повышается ее надежность. На фиг.1 показан вибрационный источник поперечных сейсмических волн; на фиг. 2 вид А фиг.1; на фиг.3 сечение вертикального участка корпуса по Б-Б на фиг.1. Вибрационный источник поперечных сейсмических волн (фиг.1) имеет герметичный корпус 1, расположенный на грунте 2. Корпус 1 выполнен в виде трубы, имеющей горизонтальный участок 3, который через участки плавного сопряжения 4, 5 соединен с вертикальными участками 6, 7, герметично закрытыми сверху крышками 8, 9. На концах горизонтального участка трубы 3 под вертикальными участками 6, 7 и участками плавного сопряжения 4, 5 расположены плиты 10, 11, которые жестко соединены с корпусом источника стойками 12, 13 и 14. 15. Для увеличения жесткости плит 10, 11 к ним приварены горизонтальные балки 16, 17. Внутри вертикальных участков 6, 7 корпуса 1 источника жестко установлены направляющие решетки из вертикальных пластин 18, 19. Корпус 1 источника заполнен водой 20 так, что свободная поверхность воды находится в вертикальных участках 6, 7 корпуса 1. Пространство между крышками 8, 9 и свободной поверхностью воды заполнено сжатым воздухом 21, 22, который образует упругие элементы регулируемой жесткости в двух вертикальных участках 6, 7 корпуса 1. Внутренняя полость вертикального участка 6 корпуса, заполненная воздухом 21, с помощью трубы 23 и вентиля 24 соединена с пневмопереключателем 25, к которому подведен трубопровод 26 со сжатым воздухом и трубопровод 27, соединенный с атмосферой. Пневмопереключатель 25 содержит золотник (на чертеже не показан), который при вращении поочередно соединяет внутреннюю полость вертикального участка 6 с магистралью со сжатым воздухом 26 и с атмосферой через трубопровод 27. Вращение золотника переключателя 25 осуществляется приводом системы управления 28. Внутренняя полость вертикального участка 7 соединена трубопроводом 29 через вентиль 30 с напорной магистралью 26 и имеет манометр 31 для контроля давления в ней. На горизонтальном участке 3 корпуса 1 источника жестко установлены грунтозацепы в виде плоских колец 32. Вибрационный источник поперечных сейсмических волн работает следующим образом (см.фиг.1). Перед началом работы корпус 1 источника заполняют водой 20 до требуемого объема так, что в вертикальных участках 6, 7 корпуса 1 остается пространство для заполнения сжатым воздухом 21, 22 и образования тем самым упругих элементов. Затем открывают вентиль 30 (вентиль 24 при этом закрыт) и заполняют полость вертикального участка 7 до требуемого давления, контролируемого по манометру 31. Столб жидкости 20 в корпусе 1 при этом частично смещается, сжимая воздух в запертой полости вертикального участка 6, в котором также устанавливается давление, равное давлению в вертикальном участке 7. Источник готов к работе. Столб жидкости 20 в корпусе 1 источника и упругие объемы сжатого воздуха 21, 22 в вертикальных участках 6, 7 корпуса образуют колебательную систему вибратора и при возбуждении могут совершать горизонтальные колебания. Резонансная частота системы зависит от массы столба жидкости и жесткости упругих элементов и регулируется изменением давления воздуха в них. Источник начинает работу при открывании вентиля 24, включении пневмопереключателя 25 и вращении его золотника (на фиг.1 не показан) приводом системы управления 28. При этом внутренняя полость вертикального участка 6 периодически соединяется с трубопроводом 26 со сжатым воздухом и трубопроводом 27 с атмосферой. Частота определяется периодичностью работы переключателя 25 и задается системой управления 28. Последовательная подача сжатого воздуха и сброс в атмосферу приводит к колебаниям давления в воздушном объеме 21. При этом осуществляется раскачка колебательной системы и столба жидкости 20 в корпусе источника. Система управления, регулируя величину подачи и сброса воздуха переключателем 25, обеспечивает требуемый объем воздуха 2 и тем самым требуемую жесткость упругого элемента в вертикальном участке 6 и поддерживает колебательную систему источника в резонансе, что позволяет увеличить амплитуду колебаний. При работе источника объем сжатого воздуха 21 и 22 периодически меняет свою величину. Поэтому происходит колебательное движение столба жидкости 20 в горизонтальном 3 и вертикальных участках 6, 7 корпуса. Вертикальные пластины 18, 19 стабилизируют одномерное движение жидкости в вертикальных участках, препятствуют образованию волн на свободной поверхности жидкости и захлестыванию ее в трубу 23 и переключатель 25. При колебаниях столба жидкости в корпусе 1 периодически изменяется давление воздуха в объемах 21 и 22 (причем в противофазе). При этом появляется суммарное горизонтальное периодическое усилие на корпус 1 источника, которое через грунтозацепы 32 передается грунту, что вызывает излучение поперечных сейсмических волн. Горизонтальные плиты 10, 11 жестко связанные с корпусом 1 источника, несут две функции. В статике они препятствуют наклону вертикальных участков 6, 7 корпуса в сторону. В динамике, при включенном источнике, они препятствуют вертикальному раскачиванию концов в грунте, которое может возникнуть из-за колебаний жидкости в вертикальных участках 6, 7. Эффективность действия плит возрастает с увеличением их площади и особенно при выступании за габариты корпуса. Поэтому они выполнены шире диаметра трубы корпуса и длиннее участка плавного сопряжения, что исключает экранирующее влияние корпуса источника. Предлагаемый вибрационный источник не нуждается в подвижных уплотнениях между пневмопружиной и корпусом, что упрощает конструкцию и повышает надежность его в работе. Как следствие этого, не требуется механическая обработка корпуса и пневмопружины, что особенно существенно для крупномасштабных источников большой сейсмической мощности. Это решение реализовано на вибраторе диаметром 1, 2 м, и длиной 50 м с подвижной массой воды 50 т и предназначено для глубинного зондирования земли и использования при вибросейсмическом воздействии на нефтяные пласты. В предложенной конструкции не предъявляются требования коррозионной стойкости благодаря отсутствию подвижных уплотнений, что позволяет использовать в конструкции обычные стали и работать на воде. Это, в свою очередь, удешевляет конструкцию мощного вибратора. Предложенный источник построен по резонансной схеме, частота собственных колебаний которой определяется массой и объемом воздуха пневмопружины. В разработанной конструкции 50-тонного вибратора диапазон частот составляет 1,5-15 Гц. Расположение пневматического переключателя снаружи корпуса делает его доступным для контроля и ремонта, что упрощает эксплуатацию заявляемого источника. Предложенная конструкция вибратора позволяет увеличивать мощность источника путем модульного наращивания.

Формула изобретения

1. Вибрационный источник сейсмических волн, включающий герметичный корпус, заполненный водой, и размещенные в корпусе газожидкостные упругие элементы переменной жесткости, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции источника большой мощности и повышения его надежности при возбуждении поперечных волн, герметичный корпус выполнен в виде трубы, имеющей горизонтальный участок, плавно сопряженный на концах с вертикальными участками, герметично закрытыми сверху и жестко соединенными с горизонтальными плитами, расположенными под ними на концах горизонтального участка корпуса, и снабжен грунтозацепами, при этом внутренняя полость одного вертикального участка корпуса соединена через пневмопереключатель с напорной и обратной магистралями, а внутренняя полость другого соединена через вентиль с напорной пневмомагистралью. 2. Источник по п. 1, отличающийся тем, что в вертикальных участках корпуса жестко установлена направляющая решетка из вертикальных пластин. 3. Источник по п.1, отличающийся тем, что грунтозацепы выполнены в виде плоских колец, жестко установленных на горизонтальном участке корпуса. 4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что ширина горизонтальных плит превышает диаметр трубы, а длина превышает протяженность участка плавного сопряжения горизонтального и вертикального участка корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для возбуждения поперечных сейсмических колебаний при геофизической сейсморазведке

Изобретение относится к сейсмоакустике рыхлых горных пород и может быть использовано для геофизических исследований и поиска малоразмерных объектов в грунте

Изобретение относится к скважинным импульсным источникам сейсмических волн и может быть использовано преимущественно при шахтной сейсморазведке

Изобретение относится к сейсмической разведке и предназначено для вибросейсмических исследований в скважинах

Изобретение относится к малоглубинной сейсморазведке и м,б

Изобретение относится к наземной сейсморазведке , в частности к невзрывным источникам , и может быть использовано при разведке нефти и газа, изучении осадочного чехла

Изобретение относится к средствам сейсмической разведки

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может найти применение при проведении наземного сейсмического профилирования методами многоволновой сейсморазведки

Изобретение относится к техническим средствам для возбуждения сейсмических 4 волн .и может быть использовано в качестве источника упругих колебаний при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых , особенно нефти и газа, методами многоволновой сейсморазведки

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для работы в многоволновой сейсморазведке, в частности при поиске нефти и газа

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для работы в многоволновой сейсморазведке, в частности при поиске нефти и газа. Невзрывные источники излучения сейсмических волн размещают на двух шарнирно связанных между собой платформах. Угол наклона платформ относительно друг друга устанавливают в зависимости от естественных или искусственных неоднородностей рельефа земли в пределах ±45° либо, при фиксации одной из платформ горизонтально поверхности земли, угол наклона второй платформы изменяют в пределах ±90°, добиваясь плотного прилегания платформ к выбранному участку земной поверхности, и включают с заданным интервалом невзрывные источники возбуждения сейсмических волн. Заданное с условием местности значение угла наклона платформ и место расположение платформ, определенное по навигационной системе ГЛОНАСС (GPS), передают на приемные станции. Технический результат - повышение эффективности излучения поперечных сейсмических волн. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследований подземного пространства под водой с применением сейсморазведки методом отраженных волн. Система исследований подземного пространства под водой с применением сейсморазведки методом отраженных волн включает в себя многочисленные источники 1 звука для генерирования акустических волн в воде, контроллер 2 для регулирования фаз акустических волн, сейсмоприемник 3 для приема отраженных акустических волн; и исследовательский корабль 4, оборудованный источниками 1 звука. При этом контроллер 2 регулирует фазы источников 1 звука так, что акустические волны, генерируемые соответствующими источниками 1 звука, имеют разность фаз на поверхности В дна водоема. Причем регулируется генерирование поперечных волн для распространения в грунте. Технический результат – повышение точности получаемых данных за счет обеспечения возможности регулирования генерирования поперченных волн. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх