ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 1994 года по МПК G01V1/155 

Изобретение относится к технике вибрационного и импульсного действия и может быть использован для поиска нефтяных, газовых и рудных месторождений.

Известен широкополосный гидравлический вибратор, содержащий инерционную массу, двухштоковый гидроцилиндр, поршень которого состоит из двух половин, способных навинчиваться одна на другую, электропривод, обеспечивающий вращение одной половины поршня относительно другой, опорную (излучающую) плиту, устанавливаемую на грунт и соединенную с одним из штоков гидроцилиндра, сервоклапан для циклической подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр и систему для контроля положения инерционной массы относительно поршня [1].

Недостатком этого источника является то, что при необходимости он не может работать в импульсном режиме воздействия на грунт.

Известен источник сейсмических волн, содержащий исполнительное устройство, состоящее из опорной плиты, корпуса, связанного с опорной плитой, поршня, подвижно сопряженного с корпусом и образующего с ним гидравлическую камеру, соединенную с нагнетающим трубопроводом, и через управляющий клапан - с полостью сброса. При этом управляющий клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, размещенного в стакане упругой в радиальном направлении втулки и управляемой давлением жидкости, подаваемой в полость, размещенную вокруг упругой втулки.

Недостатком этого источника является то, что он может работать только в импульсном режиме.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидравлический источник сейсмических волн, который содержит транспортное средство, на котором размещены возбудитель колебаний с инерционной массой, излучающая плита, спуско-подъемный механизм с двумя гидроцилиндрами для подъема и опускания излучающей плиты и возбудителя колебаний и гидроэнергетическая установка, обеспечивающая подачу дозированного объема жидкости в возбудитель колебаний. При этом возбудитель колебаний состоит из гидроцилиндра с дифференциальным поршнем и сливной полостью, подпружиненного золотника, размещенного в теле дифференциального поршня, и двух перекрывающих клапанов в цепи гидроуправления позиционированием золотника. Причем, один из клапанов выполнен в виде управляемой заслонки.

Основным недостатком этого источника является то, что он может работать только в вибрационном режиме.

Целью изобретения является обеспечение возможности изменения вибрационного режима работы источника на импульсный с заданной периодичностью, оперативного выбора оптимального перемещения инерционной массы при импульсном режиме работы и перехода на вибрационный.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном гидравлическом источнике, содержащем транспортное средство, на котором размещены возбудитель колебаний, состоящий из гидроцилиндра с дифференциальным поршнем и сливной полостью, золотника, размещенного в теле дифференциального поршня, и двух перекрывающих клапанов для гидроуправления золотником; инерционная масса, излучающая плита, спуско-подъемный механизм и гидроэнергетическая установка, сливная полость возбудителя колебаний расположена в корпусе коллектора, который размещен на штоке дифференциального поршня, а второй из двух перекрывающих клапанов в цепи гидроуправления золотником находится в проточке коллектора и выполнен в виде подпружиненного плунжера. При этом подпружиненный плунжер связан посредством тяги и ограничительного наконечника с подвижным упором, размещенным в резьбовой расточке корпуса гидроцилиндра возбудителя.

Для осуществления начала движения (пуска) инерционной массы с верхней ее позиции при импульсном воздействии на грунт в трубопроводной магистрали слива отработанной жидкости установлен перепускной клапан, например, с электромагнитным управлением.

Для оперативного перехода на одиночные импульсы воздействия на грунт и выбора оптимального хода инерционной массы относительно поршня (силу возбуждения) тяга с ограничительным наконечником снабжена приводным механизмом, например, маховичком, а для оперативного перехода на вибрационный режим воздействия, в корпусе гидроцилиндра размещено зажимное устройство, фиксирующее тягу относительно корпуса и выполненное, например, в виде стопорного винта с фрикционной подложкой.

На чертеже показан гидравлический источник (общий вид) в рабочем положении; на фиг.2 - разрез А-А возбудителя колебаний источника на фиг.1.

Гидравлический источник сейсмических волн содержит транспортное средство, на раме 1 которого размещены возбудитель колебаний 2 с инерционной массой 3, излучающая плита 4, два гидроцилиндра 5, предназначенных для спуска и подъема возбудителя колебаний 2 и излучающей плиты 4, и гидроэнергетическая установка (не показана), которая связана с возбудителем колебаний 2 трубопроводными магистралями, напорной 6 и сливной 7. В напорной магистрали 6 установлено устройство, регулирующее объем подаваемой жидкости, напpимеp дроссель со стабилизатором давления 8. В сливной магистрали 7 установлен перепускной клапан 9. Возбудитель колебаний 2 содержит гидроцилиндр 10, дифференциальный поршень 11, шток 12 которого закреплен в центре излучающей плиты 4, и коллектор 13 для сбора и отвода отработанной жидкости, установленный на штоке 12 с возможностью вращения. Кроме того, на крышке 14 гидроцилиндра 10 размещена заслонка 15 одного из перекрывающих клапанов, управляемая, например, маховичком 16. Другой клапан размещен в проточке 17 корпуса коллектора 13 и выполнен в виде подпружиненного плунжера 18, обеспечивающего при нормально открытом положении прохождение потока жидкости. Поршень внутри себя содержит подпружиненный золотник 19 и торцевые полости 20 и 21 для гидроуправления позиционированием золотника 19. Полость 20 соединена каналом 22 с бесштоковой полостью 23 гидроцилиндра, а полость 21 соединена через канал 24, проточку 17 и щель "К" с сливной полостью 25 коллектора 13. В теле штока 12 размещена полость 26, которая через радиальные отверстия 27 соединена с полостью 25 коллектора 13. Подпружиненный плунжер 18 соединен с тягой 28, которая проходит через продольный паз в теле подвижного упора 29, расположенного в резьбовой расточке 30 корпуса гидроцилиндра 10. На конце тяги 28 закреплен наконечник 31, ограничивающий реализацию заданного хода Н (колебания) инерционной массы 3. Перемещение упора 29 обеспечивается вращением тяги 28 приводным устройством, например, маховичком 32. В теле фланца 33 размещено зажимное устройство, состоящее, например, из винта 34 и фрикционной подложки 35. Это устройство предназначено для прижима тяги 28 к корпусу гидроцилиндра 10 в случае перехода от одиночных воздействий на грунт к вибрационному (на ранее заданные параметры колебания инерционной массы 3).

Источник работает следующим образом.

В геофизической точке гидроцилиндрами 5 спуско-подъемного механизма опускают на грунт излучающую плиту 4 вместе с возбудителем колебания 2 и прижимают ее частью веса транспортного средства через раму 1. При этом тяга 28 должна быть зафиксирована к корпусу гидроцилиндра 10 винтом 34. После чего в возбудитель колебаний подают рабочую жидкость под давлением, расход которой задают, например, дроссельным устройством 8. Затем, вращая маховичок 16, устанавливают величину амплитуды колебаний инерционной массы 3. В этом случае амплитуда колебания будет равна установленной величине щели К.

При переходе на одиночные импульсы воздействия на грунт освобождают тягу 28 от фиксации путем отворачивания винта 34. Затем, вращением маховичка 32 устанавливают оптимальную для грунта величину перемещения (разгона) инерционной массы 3. При этом действии вращение маховичка 32 через тягу 28 и продольный паз передается упору 29, который перемещается по резьбовой расточке 30 до установки требуемой величины Н. Далее рабочая жидкость подается в гидроцилиндр 10. В этом случае инерционная масса 3 переместится вверх на величину Н + К, т.е. движение вверх будет происходить до тех пор, пока торец упора 29 не достигнет ограничительного наконечника 31 и не переместит его на величину К, установленную ранее. В результате перекрытия щели К, давление жидкости в полости 21 станет равным давлению в полости 20, и под действием ранее сжатой пружины золотник 19 вернется в исходное положение. При этом бесштоковая полость 23 соединится со сливной полостью 26 и инерционная масса 3 устремится вниз со скоростью пропорционально расходу подаваемой жидкости. Движение вниз будет происходить до приближения заслонки 15 к торцу канала 22 настолько, чтобы давление в полости 20 поднялось на величину, достаточную для перемещения золотника 19 на другую позицию. Как только осуществится перемещение золотника 19, произойдет реверс инерционной массы 3, а реактивная сила вызовет перемещение излучающей плиты 4 в грунт и вызовет его колебание.

В случае необходимости приостановить работу или продлить время между импульсами, включают перепускной клапан 9. Тогда давление рабочей жидкости в обеих полостях гидроцилиндра 10 выравнится минуя золотник 19. В результате разницы площадей дифференциального поршня 11, корпус гидроцилиндра 10 вместе с инерционной массой 3 переместится в верхнее положение. В этом положении инерционная масса 3 будет удерживаться давлением жидкости до выключения перепускного клапана 9.

При переходе от импульсного режима работы источника на вибрационный режим на ранее заданные параметры вибрации инерционной массы 3, достаточно остановить работу возбудителя путем прекращения подачи рабочей жидкости, завернув винт 34, т.е. зафиксировать тягу 28 к корпусу гидроцилиндра 10, и установить оптимальную частоту вибрации дроссельным устройством 8.

Предлагаемый источник является универсальным и может быть использован для осуществления различных сейсмических методов разведки на различных грунтах с высокой сейсмической эффективностью.

Использование: в технике вибрационного и импульсного действия, в том числе для поиска нефтяных, газовых и рудных месторождений. Сущность изобретения: сливная полость 25 гидравлического источника колебаний размещена в корпусе коллектора 13. Последний помещен на конце полого штока 12. Один из перекрывающих клапанов обеспечивает позиционирование подпружиненного золотника 19 и находится в проточке 17 корпуса коллектора. Этот клапан может быть выполнен в виде подпружиненного плунжера 18. При этом плунжер соединен с корпусом гидроцилиндра 10 посредством тяги 28 и подвижного упора 29. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН, содержащий транспортное средство, установленные на нем систему гидравлического питания с трубопроводной магистралью, возбудитель вибрации, включающий гидроцилиндр, поршень и шток, связанный с центром опорной плиты, инерционную массу и гидроцилиндры спуско-подъемного механизма опорной плиты с возбудителем вибрации, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности изменения вибрационного режима работы источника на импульсный с заданной периодичностью путем расширения диапазона регулирования величины перемещения инерционной массы и изменения амплитуды ускорения опорной плиты до величины эффективного воздействия на грунт, возбудитель вибрации дополнительно снабжен коллектором, расположенным на конце полого штока, а также сливной полостью, соединенной с трубопроводной магистралью слива и размещенной в корпусе коллектора, при этом гидроцилиндр, поршень и шток выполнены дифференциальными, внутри поршня расположен подпружиненный распределительный золотник, гидроцилиндр содержит крышку, а цепь гидроуправления позиционированием распределительного золотника содержит два перекрывающих клапана, один из которых расположен на крышке гидроцилиндра, а другой - в корпусе коллектора и соединен с корпусом дифференциального гидроцилиндра посредством тяги с ограничительным наконечником и подвижного упора. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью оперативного выбора оптимального перемещения инерционной массы при импульсном режиме работы, подвижный упор выполнен с продольным пазом и размещен в резьбовой расточке корпуса дифференциального гидроцилиндра, а тяга с ограничительным наконечником снабжена приводным механизмом и пропущена через продольный паз. 3. Источник по п.1, отличающийся тем, что, с целью оперативного перехода с импульсного режима работы на вибрационный и обратно, в корпусе дифференциального гидроцилиндра размещено зажимное устройство фиксации тяги. 4. Источник по п. 1, отличающийся тем, что, с целью останова работы источника на любом этапе количественного воздействия на грунт с последующим пуском, между трубопроводной магистралью слива и давления установлен перепускной клапан. 5. Источник по п.1, отличающийся тем, что перекрывающий клапан, расположенный в корпусе коллектора, выполнен в виде подпружиненного плунжера с проточкой. 6. Источник по п.3, отличающийся тем, что зажимное устройство фиксации тяги выполнено в виде винта с фрикционной подкладкой.