АВТОНОМНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1999 года по МПК G01V1/135 

Изобретение относится к устройствам для возбуждения импульсов в жидкой среде и может быть использовано в прикладной геофизике для разведки и доразведки полезных ископаемых.

Известно устройство для генерации акустического сигнала [1], которое содержит удлиненный цилиндрический корпус, имеющий поперечно расположенные отверстия для выброса воды.

В корпусе перемещается поршень и нажимное поршневое кольцо, являющееся фиксирующим устройством образуя с одной стороны пневматическую камеру, являющуюся пневматической пружиной, а с другой стороны жидкостную камеру. В начальном положении поршень и поршневое кольцо перемещены в сторону торца пневматической пружины, где он фиксируется с возможностью освобождения специальным пневматическим устройством. В пневматической пружине при этом будет давление P_н, соответствующее сжатию газа. При опускании источника в жидкую среду на глубину имеющую давление меньше P_н и срабатывании специального пневматического устройства поршень и поршневое кольцо перемещаются относительно корпуса и выбрасывают воду через отверстие в корпусе в окружающую среду, тем самым вырабатывается импульсный сигнал.

Основной недостаток источника в больших затратах времени на подготовку и выработку следующего импульса, связанного с подъемом поршня и поршневого кольца в исходное фиксированное положение.

Наиболее близким техническим решением является пневматическая пушка с поршнем, который совершает возвратнопоступательное движение в корпусе и резко выпускает сжатый газ, в результате чего вырабатывается кратковременный импульс [2]. Поршень разделяет корпус на пусковую и возвратную камеры и фиксируется в начальном положении пусковым сальником. Газ выходит из пусковой камеры при перемещении поршня в возвратную камеру. При этом открывается разрядное окно, закрытое в начальный момент поршнем.

Недостатком устройства являются большие затраты времени, необходимые на регулировку формы и мощности импульсов.

Задача изобретения - уменьшение затрат времени на выработку одинаковых импульсов в жидкой среде и регулирования мощности импульса.

Поставленная задача достигается тем, что в автономном импульсном источнике сейсмических сигналов, содержащем гидравлическую камеру, выполненную в виде упругой оболочки, и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, снабженным фиксирующим устройством, фиксирующее устройство поршня выполнено в виде цанги, опирающейся в исходном положении на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической.

На фиг. 1 представлен предлагаемый автономный импульсный источник, на фиг. 2 - разрез по А-А жидкостной камеры, а на фиг. 3 - устройство фиксации.

Автономный импульсный источник содержит жидкостную камеру 1 и газовую камеру 2, являющуюся пневматической пружиной, расположенной в корпусе 3. Жидкостная камера 1 разделена с окружающей средой оболочкой 4, а с пневматической пружиной поршнем 5 с закрепленной на нем лепестковой цангой 6.

Лепестковая цанга 6 укреплена на поршне гайкой 7, а лепестки в исходный момент зафиксированы на запорном кольце 8.

В жидкостной камере 1 установлен датчик 9, а пневматическая пружина имеет зарядное устройство 10. Весь источник опускается в жидкостную среду на каротажном кабеле 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы пневматическая пружина заряжается газом с давлением P₂, которое должно быть меньше давления в жидкой среде, а значит, и глубины, на которой необходимо вырабатывать импульс.

Поршень 5 находится в верхнем положении и лепестки цанги 6 фиксированы на буртике запорного кольца. В жидкостную камеру 1 наливают рабочую жидкость.

При опускании источника в жидкостную среду давление в жидкостной камере соответствует давлению окружающей среды, передаваемому через упругую оболочку. Когда источник достигает глубину с давлением, соответствующим давлению газа в пневматической камере, поршень удерживается цангой на запорном кольце. При дальнейшем опускании источника жидкость давит на поршень до тех пор, пока давление не превысит давления в пневматической пружине на величину, необходимую для срабатывания или расфиксирования цанги.

Поршень резко перемещается и сжимает газ в пневматической пружине, а жидкость под действием давления окружающей среды поступает в корпус пневматической пружины, возникает импульс в окружающей среде из-за резкого изменения объема жидкостной камеры, так как упругая оболочка изменяет форму (фиг. 1 Б-Б). Объем жидкости в упругой оболочке меньше объема газа в пневматической пружине, что позволяет избежать ударов поршня о корпус.

При возникновении импульса датчик через каротажный кабель передает информацию на регистрирующую аппаратуру, с целью корреляции с сигналами, принятыми поверхностными сейсмоприемниками.

Величина превышения давления в жидкостной камере P над давлением газа в пневматической пружине, определяется углом γ на буртике запорного кольца (фиг. 1) и внутренним его диаметром d
Чем меньше угол γ, тем больше превышение P, тем мощнее импульс.

В исходное положение поршень устанавливается при подъеме источника, на глубину, соответствующую давлению окружающей жидкостной среды, меньше давления P₂ зарядки пневматической пружины. Газ выдавливает поршень, а последний рабочую жидкость перемещает в жидкостную камеру и упругая оболочка восстанавливает свой первоначальный вид. В конце хода поршня, лепестки цанги скользят по запорному кольцу и фиксируются на буртике. Таким образом, источник готов для выработки следующего импульса.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время на выработку следующего импульса в жидкой среде, например, в жидконаполненной скважине, за счет того, что нет необходимости выводить источник на поверхность и производить зарядку. Зарядка предлагаемого источника осуществляется путем перемещения его из области высокого давления окружающей жидкости среды в область низкого давления соответствующего давлению газа в пневматической пружине.

Использование: возбуждение импульсов в жидкой среде в геофизике для разведки и доразведки полезных ископаемых. Цель: уменьшение затрат времени на выработку одинаковых импульсов в жидкой среде и регулирование мощности импульса. Сущность: устройство содержит гидравлическую камеру, выполненную в виде упругой оболочки, и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, который снабжен фиксирующим устройством. Фиксирующее устройство поршня выполнено в виде упругой цанги, опирающейся лепестками на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической. Источник позволяет уменьшить время на выработку следующего импульса в жидкой среде, например в жидконаполненной скважине, за счет того, что нет необходимости выводить источник на поверхность и производить зарядку. 3 ил.

Автономный импульсный источник сейсмических сигналов, содержащий гидравлическую камеру и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, отличающийся тем, что гидравлическая камера выполнена в виде упругой оболочки, а поршень снабжен фиксирующим устройством, выполненным в виде цанги, опирающейся в исходном положении на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической.