УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН Российский патент 1997 года по МПК G01V1/133 

Изобретение относится к области разведочной геофизики, в частности, к сейсмическим исследованиям Мирового Океана с помощью пневматических источников сейсмосигналов.

Известно устройство для возбуждения сейсмических волн [1] содержащее группу сейсмоисточников, соединенных единым корпусом, связанных с источником сжатого воздуха, снабженных системой управления, каждый сейсмоисточник содержит шток с поршнем и цилиндр, образующие рабочую и тормозную камеры.

Недостатками известного устройства являются сложность системы управления, недостаточная эффективность узлов гашения реактивной силы вытекающей струи жидкости.

Наиболее близким по назначению и совокупности признаков к заявленному устройству является линейный пневматический источник акустических сигналов для акваторий [2] включающий пневмоисточник сейсмических сигналов, оснащенный поршнями, и подвижный относительно поршней цилиндр, образующие при взаимодействии друг с другом рабочую и тормозную камеры, и выпускную кольцевой формы щель, соединяющую рабочую камеру с окружающей гидросредой, при этом рабочий пневмоисточник прикреплен к резервуару посредством поршня, а в поршне выполнены перепускные окна, связывающие рабочую полость рабочего пневмоисточника с полостью резервуара.

Недостатком известного устройства является ограниченная мощность сейсмического импульса.

Техническим результатом настоящего технического решения является создание мощного низкочастотного точечного пневмоисточника, обеспечивающего залповый выброс в окружающую среду в единицу времени большого объема сжатого газа и получения мощного сейсмического импульса, с сохранением габаритов цилиндро-поршневой пары рабочих пневмоисточников.

Поставленный технический результат осуществляется тем, что указанные рабочие пневмоисточники характеризуют, как рабочие элементы точечного пневматического источника сейсмических сигналов, а указанные рабочие элементы закреплены поршнями на резьбовых выступах резервуара большого объема. При этом, предлагаемый источник сейсмических сигналов включает в себя набор дополнительных резервуаров, меняющихся по объему наполнения сжатым газом, а объемы указанных резервуаров лежат в пределах 100-600 дм³. Вместе с тем, указанные резервуары могут быть выполнены:
в виде сквозного цилиндра, на резьбовых торцах которого своими поршнями закреплены два рабочих пневмоисточника;
в виде двух цилиндров, с перекрещивающимися осями симметрии;
в виде трех сквозных цилиндров, с перекрещивающимися осями одной или нескольких точках;
в виде ресивера, с закрепленными на его поверхности рабочими пневмоисточниками;
в виде полого шара, с закрепленными на его поверхности рабочими пневмоисточниками.

В таком виде предлагаемый точечный пневматический источник сейсмических сигналов включает в себя группу рабочих пневмоисточников, обладающих определенной пропускной способностью в единицу времени, но при залповом выбросе в окружающую гидросреду возможно получение сейсмического импульса большой мощности, при этом габариты цилиндро-поршневой пары каждого рабочего источника остается неизменными.

На чертеже показан предлагаемый пневмоисточник, на резервуаре которого емкостью 200 литров закреплены два рабочих пневмоисточника, а указанный резервуар выполнен в виде сквозной гильзы.

Пневматический источник сейсмических сигналов включает в себя пневмоисточники 1 и 1а, выполняющие функции рабочих, закрепленные на резьбовых торцах резервуара 2, выполненного, например, в виде гильзы, при этом, объемы таких резервуаров, входящих в комплект точечного пневмоисточника, могут чередоваться в широких пределах от 100 до 600 дм³. В данном случае такое чередование может быть в таком сочетании: 100 дм³, 150 дм³, 200 дм³.

Пневмоисточники, закрепленные на торцах резервуара, выполняют функцию рабочих и каждый из них содержит шток 3, с поршнями 4, 5 и 6, взаимодействующими с цилиндром 7, при его перемещении действием сжатого газа в момент дистанционного срабатывания электромагнита 8, тарельчатого якоря 9 и вкладыша 10. Сжатый газ от источника избыточного давления подается по пневмопроводу 11 в полость 12 клапанного механизма, с последующим поступлением по каналу 13 в полость 14.

Соотношение диаметров верхнего поршня 4 и среднего 5 таково, что первый из них больший по площади, чем второй, в результате, по мере нарастания давления в полости 14 возникает движущая и прижимающая сила, способствующая установлению цилиндра 7 в исходное положение, когда цилиндр прижат давлением газа к поршню 6, с кольцевым уступом 15.

Как только цилиндр 7 займет исходное положение, сжатый газ из полости 14, поступающий по каналу 13, выполненному в корпусе 3 перетекает в полость 16 и через пневмоперепускные окна 17, выполненные на поршне 6, поступает в полость 18 резервуара 2. При этом аналогичное поступление сжатого газа в указанную полость 18 осуществляется одновременно и через пневмоисточник 1а, закрепленный на противоположном торце резервуара 2. Для ускоренного заполнения полостей 16 и 18 в пневмоисточнике предусмотрены дополнительные вводы сжатого газа 19 и 19а.

После заполнения сжатым воздухом всех полостей предлагаемого точечного пневмоисточника, приступают к запуску его в действие при погружении на заданную глубину водоема. Для чего подают импульс электрического тока в обмотку электромагнита 8. Образовавшееся магнитное поле притягивает тарельчатый якорь 9. Шаровой клапан разгерметизирует сопряжение шара со вкладышем 10 и по пневмоканалу 11 и 20 через полость 12 клапанного механизма сжатый газ подается в кольцевой канал зоны сопряжения торца цилиндра 7 и поршня 6 с кольцевым уступом 15. При этом, ввиду синхронности работы рабочих источников 1 и 1а, аналогичную подачу сжатого газа осуществляют в зону сопряжения цилиндров 7 и 7а и поршня 6а. При подаче избыточного давления на торцы указанных цилиндров 7 и 7а запас сжатого газа из полости 18 резервуара 2 залповым выбросом устремляется в гидросреду, формируя большой мощности и низкой частоты сейсмический сигнал предложенного точечного пневмоисточника. После падения давления в полости 18 резервуара 2, за счет избытка давления в полости 14 цилиндры 7 и 7а возвращаются в исходное стартовое положение. Цикл замкнулся.

Следует отметить, что в заявленном объекте стандартные источники не просто суммированы. Они в совокупности, закрепленные на одном, большой емкости, резервуаре образуют один точечный, большой мощности излучаемого сигнала, пневмоисточник, а указанные стандартные пневмоисточники выполняют функцию рабочих элементов. При этом, объем резервуара как и число рабочих источников может быть различным от 100 до 600 литров, а указанные резервуары могут быть разнообразны по форме, минимальное количество рабочих источников которых, закрепления на их резьбовых выступах, может быть не менее двух единиц, при объеме резервуара в 200 литров и шести единиц при объеме в 600 дм³.

Таким образом, предлагаемый пневмоисточник является точечным источником сейсмических сигналов супербольшой мощности, рабочие элементы которого задействованы синхронной группой и закреплены на корпусе одного резервуара большой емкости поршнями на резьбовых выступах, а в момент подачи на пневмоисточник электрического импульса обеспечивают единовременное вскрытие значительной кольцевой площади при разгерметизации полости большого резервуара, чем достигается мощный, низкой частоты импульс.

Предлагаемый пневмоисточник сейсмических сигналов позволяет более точно и эффективно использовать запасенную энергию, обеспечивает повышение глубинности исследования донных отложений Мирового Океана и повышает достоверность получаемых сейсмических данных.

Использование: при проведении сейсморазведочных работ на акваториях. Сущность изобретения: не менее двух пневмоисточников закреплены своими поршнями на резьбовых выступах, размещенных на внешней поверхности резервуара, при этом, полость упомянутого резервуара для запаса сжатого газа соединена посредством перепускных окон поршней с надпоршневыми полостями взаимодействующих между собой пневмоисточников. Закрепленные группой на одном резервуаре для запаса сжатого газа пневмоисточники под высоким давлением от 100 до 150 атм увеличивают при одновременном срабатывании силу излучаемого сейсмосигнала, образованного мгновенной разгерметизацией большого объема резервуара в подводном положении, чем интенсифицируют мощный сейсмоимпульс, а суммирование указанных стандартных пневмоисточников, выполняющих роль рабочих, на одном резервуаре, образует большой мощности и низкой частоты точечный источник сейсмосигналов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для возбуждения сейсмических волн, включающее рабочий пневмоисточник сейсмических сигналов, содержащий шток, оснащенный поршнями, и подвижный относительно поршней цилиндр, образующие при взаимодействии друг с другом рабочую и тормозную камеры и выпускную, кольцевой формы, щель, соединяющую рабочую камеру с окружающей гидросредой, при этом рабочий пневмоисточник прикреплен к резервуару посредством поршня, а в поршне выполнены перепускные окна, связывающие рабочую полость пневмоисточника с полостью резервуара, отличающееся тем, что упомянутое устройство включает в себя ряд дополнительных рабочих пневмоисточников, закрепленных поршнями к резервуару, содержит по меньшей мере два одновременно действующих пневмоисточника сейсмических сигналов, при этом полость указанного резервуара для запаса сжатого газа соединена посредством перепускных окон, выполненных в поршнях, с рабочими полостями камер синхронно действующих друг с другом рабочих пневмоисточников. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар выполнен в форме цилиндра. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар выполнен в форме шара. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что резервуар выполнен с возможностью выполнения функций ресивера. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью пневмоизлучения сейсмического сигнала низкой частоты и супербольшой мощности.