ВИБРАЦИОННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1995 года по МПК G01V1/143 

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к источникам сейсмических сигналов, предназначенным для возбуждения сейсмических волн, и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ на нефть и газ.

Известен вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий транспортное средство, возбудитель вибрации, состояний из нагруженного реактивной массой цилиндра и связанного с опорной плитой плунжера, механизм подъема-опускания опорной плиты и устройство виброизоляции [1]
Источник устанавливают на физической точке, механизм подъема-опускания опускает опорную плиту на грунт и нагружает ее через устройство виброизоляции частью веса транспортного средства. Возбудитель вибрации вырабатывает колебания с заданной частотой и амплитудой и через опорную плиту передает их в грунт. Амплитуда толкающего усилия, передаваемая через опорную плиту в грунт, зависит от частоты и пропорциональна величине реактивной массы и ее перемещению.

Источник имеет невысокие эксплуатационные характеристики из-за большого веса реактивной массы, составляющего 1400-2200 кГ в зависимости от конкретной конструкции для данного типа источника сейсмических сигналов. Большой вес реактивной массы требует дополнительных эксплуатационных затрат.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий транспортное средство, опорную плиту с установленным на ней возбудителем вибрации, включающим цилиндр с плунжером, соединенную с цилиндром реактивную массу, механизм подъема-опускания опорной плиты, шарнирно соединенный с транспортным средством и опорным кронштейном, при этом опорный кронштейн через узел виброизоляции соединены с опорной плитой [2]
Источник сейсмических сигналов устанавливают на физической точке. Механизм подъема-опускания устанавливает опорную плиту на грунт и нагружает ее через опорный кронштейн и узел виброизоляции частью веса транспортного средства. Возбудитель вибрации по заданной программе вырабатывает колебания и через опорную плиту передает их в грунт. Для расширения частотного диапазона при номинальном толкающем усилии изменяют величину нагружения цилиндра реактивной массой. Для этого источник комплектуется дополнительной реактивной массой (вес 635 кГ). Первоначальная реактивная масса имеет вес 1400 кГ. Дополнительную реактивную массу жестко крепят болтами к первоначальной реактивной массе.

Недостатком устройства являются невысокие эксплуатационные характеристики из-за наличия реактивной массы, выполненной в виде отдельного устройства, закрепленного на гидроцилиндре возбудителя вибрации, что требует дополнительных эксплуатационных затрат на транспортировку реактивной массы, состоящей из основной весом 1400 кГ, и дополнительной весом 635 кГ.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому техническому решению является вибрационный источник сейсмических сигналов, содержащий транспортное средство, опорную плиту с установленным на ней в центре возбудителем вибрации, включающим цилиндр с размещенным в нем плунжером и соединенную с цилиндром реактивную массу с упругими элементами регулируемой жесткости, механизм подъема-опускания опорной плиты, узлы виброизоляции и шарнирные тяги.

При этом реактивная масса выполнена в виде отдельного устройства, состоящего из двух частей, размещенных симметрично по обе стороны от центра оси цилиндра, соединена с цилиндром через центры упругих элементов и шарнирно соединена с плитой и опорным кронштейном, соединенным через узел виброизоляции с плунжером возбудителя вибрации.

Источник устанавливают на физической точке. Механизм подъема-опускания опускает опорную плиту с возбудителем вибрации и реактивной массой на грунт и прижимает ее через опорный кронштейн и узел виброизоляции частью веса транспортного средства. Возбудитель вибрации вырабатывает колебания с заданной частотой и амплитудой, которые через плунжер и опорную плиту передаются в грунт.

Во время сеанса развертки цилиндр нагружается реактивной массой через упругие элементы, при этом жесткость упругих элементов может изменяться так, чтобы в рабочем диапазоне частот толкающее усилие, вырабатываемое возбудителем вибрации, было постоянным. Соединение реактивной массы с цилиндром через упругие элементы позволяет обеспечивать толкающее усилие, передаваемое в грунт, близкое к постоянству в заданном диапазоне частот.

Недостатком устройства являются невысокие эксплуатационные характеристики из-за наличия реактивной массы, выполненной в виде отдельного устройства, состоящего из двух одинаковых частей, что требует дополнительных затрат на транспортировку реактивной массы при движении источника с одной физической точки на другую или смене района работы.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет уменьшения веса источника.

Для этого в вибрационном источнике сейсмических сигналов, содержащем транспортное средство, опорную плиту с установленным на ней в центре возбудителем вибрации, включающим цилиндр с размещенным в нем плунжером и соединенную с цилиндром реактивную массу с упругими элементами регулируемой жесткости, механизм подъема-опускания опорной плиты, узлы виброизоляции и шарнирные тяги, реактивная масса образована параллельно установленными двумя балками, жестко связанными с расположенными симметрично возбудителю вибрации цилиндрическими корпусами механизма подъема-опускания, штоки поршней которого жестко связаны с транспортным средством, и расположенной между балками плитой, жестко связанной с цилиндром возбудителя вибрации и соединенной с балками упругими элементами, при этом нижняя балка содержит отверстие, в котором размещен цилиндр возбудителя вибрации.

На чертеже изображен вибрационный источник сейсмических сигналов.

Он содержит транспортное средство 1, опорную плиту 2 с установленным в центре возбудителем вибрации 3, включающим цилиндр 4 с размещенным в нем плунжером 5. С цилиндром 4 жестко связана дополнительная плита 6, расположенная между параллельно установленными балками 7 и 8 и связанная с ними посредством упругих элементов 9-12 регулируемой жесткости. Концы балок 7 и 8 жестко соединены с цилиндрическими корпусами 13 и 14 цилиндров 15 и 16 механизма подъема-опускания 17, штоки 18 и 19 поршней 20 и 21 которого жестко соединены с транспортным средством 1. Балка 7 выполнена с отверстием в середине, диаметр которого больше внешнего диаметра цилиндра 4, располагаемого в отверстии балки 7 концентрично. Цилиндрические корпуса 13 и 14 механизма подъема-опускания 17 соединены посредством шарнирных тяг 22, 23 и гибких элементов 24, 25 узла виброизоляции с опорной плитой 2.

Источник работает следующим образом.

Источник устанавливают на физической точке. Механизм подъема-опускания 17 опускает опорную плиту 2 с возбудителем вибраций 3 и дополнительной плитой 6, связанной упругими элементами 9-12 с балками 7 и 8 на грунт и прижимают ее через гибкие элементы 24, 25 узла виброизоляции частью веса транспортного средства 1. Возбудитель вибрации 3 вырабатывает колебания с заданными частотой и амплитудой, которые передаются на опорную плиту 2, возбуждающие сейсмические колебания в грунте.

Во время сеанса развертки цилиндр частично нагружается весом транспортного средства 1, плитой 6, упругими элементами 9-12 с регулируемой жесткостью, балками 7 и 8, цилиндрами 15 и 16, поршнями 20 и 21 и штоками 18 и 19, в своей совокупности образующими реактивную массу, которая за счет изменения жесткости упругих элементов 9-12 по определенному закону поддерживает толкающее усилие, вырабатываемое возбудителем вибрации 3, постоянным. Колебания опорной плиты 2, идущие на транспортное средство 1, гасятся гибкими элементами 24, 25. Опорная плита 2 удерживается в рабочем и транспортном состоянии шарнирными тягами 22, 23.

По сравнению с прототипом предлагаемый источник имеет улучшенные эксплуатационные характеристики за счет уменьшения веса, так как отпадает необходимость перевозить с одной физической точки на другую, а также при смене района работы реактивную массу, выполненную в виде отдельного устройства значительного веса.

Для выявления эффективности предложенного изобретения проведем сравнительный анализ с выпускаемым серийно источником типа СВ-10/180 c толкающим усилием 10 тс, реактивная масса которого составляет 1780 кГ. Масса конструктивных элементов в предлагаемом источнике, входящих в реактивную массу, для случая 10 тс составит: две параллельные балки 300 кГ, дополнительная плита 200 кГ, восемь гибких элементов 30 х 8 240. Всего 740 кГ.

Из сравнения видно, что общий вес источника уменьшается на 1040 кГ. При этом с увеличением толкающего усилия источника выигрыш по весу увеличивается.

Использование: в области геофизической техники для возбуждения сейсмических волн, в том числе при проведении сейсморазведочных работ на нефть и газ. Сущность изобретения: в вибрационном источнике сейсмических сигналов реактивная масса образована параллельно установленными балками 7,8 и расположенной между ними плитой 6, жестко связанной с цилиндром 4 возбудителя вибрации 3 и соединенной с балками 7,8 упругими элементами 9-12. Концы балок 7 и 8, соединенные цилиндрическими корпусами 13 и 14 механизма подъема-опускания, а штоки 18 и 19 поршней 20 и 21 жестко связаны с транспортным средством 1. 1 ил.

ВИБРАЦИОННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий транспортное средство, опорную плиту с установленным на ней в центре возбудителем вибрации, включающим цилиндр с размещенным в нем плунжером и соединенную с цилиндром реактивную массу с упругими элементами регулируемой жесткости, механизм подъема-опускания опорной плиты, узлы виброизоляции и шарнирные тяги, отличающийся тем, что механизм подъема-опускания опорной плиты выполнен в виде расположенных симметрично относительно возбудителя вибрации цилиндрических корпусов с расположенными внутри них поршнем и штоком, жестко связанным с транспортным средством, реактивная масса образована двумя параллельно установленными балками, жестко связанными с цилиндрическими корпусами механизма подъема-опускания опорной плиты, и расположенной между балками плитой, жестко связанной с цилиндром возбудителя вибрации и соединенной с балками упругими элементами, при этом нижняя балка выполнена с отверстием, в котором размещен цилиндр возбудителей вибрации.