СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2004 года по МПК G01V1/133 

Изобретение относится к геофизическим приборам, использующим выхлоп сжатого до высокого давления воздуха для возбуждения упругих колебаний при наземной и морской сейсморазведках.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий ступенчатый корпус с кольцевыми зазорами, перекрытыми соединенными между собой подвижными цилиндрами, рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан (см. патент RU 2110813, G 01 V 1/02; 1/38).

Пневматический источник обладает большой мощностью излучения в области низких частот, однако общий объем рабочей камеры и большая масса не позволяют формировать сигнал с прогнозируемым подавлением вторичных пульсаций.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий корпус и находящуюся в нем рабочую камеру, образованную вокруг штока, подвижный относительно корпуса цилиндр, электроклапан (см. патент США №4623033, G 01 V 1/04; 1/38).

Недостатками такого устройства является высокая амплитуда повторных пульсаций излучаемого сигнала за счет колебаний газового пузыря, вызванных особенностями конструкции устройства, вторичные пульсации при этом составляют по величине 1/3 от первого импульса.

Техническая задача предлагаемого изобретения - повышение надежности и сейсмической эффективности за счет увеличения амплитуды излучаемого сигнала.

Задача достигается тем, что в источнике сейсмических сигналов, содержащем корпус с выхлопными окнами, подвижный шток с поршнями, рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан, согласно изобретению источник содержит вторую управляющую камеру и вторую рабочую камеру, соединенную с первой рабочей камерой каналами, выполненными в штоке, причем рабочие камеры разнесены в противоположные оконечности корпуса и расположены симметрично относительно выхлопной полости, разделенной перегородкой, жестко закрепленной на корпусе, а между первой рабочей и первой управляющей камерами выполнена вторая управляющая камера, соединяющая их между собой. Разделительная перегородка выполнена в виде кольца, причем объем второй рабочей камеры превышает объем первой рабочей камеры. Вторая управляющая камера соединена с первой рабочей и первой управляющей камерами кольцевыми зазорами, при этом управляющие камеры выполнены соосно.

На фиг.1 схематично представлен источник сейсмических сигналов; на фиг.2 - источник в момент срабатывания.

Пневматический источник сейсмических сигналов содержит корпус 1 с кольцевым выступом 2, выполненным с тормозным уступом 3, кольцевым зазором 4, и выхлопные окна 5. Внутри корпуса 1 расположен подвижный шток 6, имеющий четыре поршня 7, 8, 9, 10. Поршень 7 и кольцевой выступ 2 корпуса 1 образуют первую камеру 11 управления. Поршни 7, 8 и тормозной уступ 3 образуют вторую камеру 12 управления. Первая и вторая камеры 11, 12 управления соединены между собой кольцевым зазором 13 в кольцевом выступе 2. Поршни 8, 9, корпус 1 образуют первую рабочую камеру 14. Поршень 10, корпус 1 образуют вторую рабочую камеру 15. Вторая камера 12 управления и первая рабочая камера 14 соединены кольцевым зазором 4. Поршень 7 имеет уплотнение 16, поршень 10 - уплотнение 17, а корпус 1 - уплотнение 18. Внутри штока 6 выполнен канал 19, который служит для подачи воздуха в первую камеру 11 управления и сообщен каналом 20 с штуцером 21 воздуха высокого давления. Источник имеет также электропневмоклапан 22, сообщающийся каналом 23 с каналом 24, и выхлопную полость 25, разделенную перегородкой 26 в виде кольца. Перегородка 26 предназначена для исключения влияния выходящего воздуха высокого давления из рабочей камеры 14 на поршень 10.

Пневматический источник работает следующим образом. Сжатый воздух от источника избыточного давления (на чертеже не показан) через штуцер 21 по каналам 20, 19 поступает в первую камеру 11 управления. При подаче первой порции сжатого воздуха на поршень 7, шток 6 с поршнями перемещается вверх. Воздух через кольцевой зазор 13 поступает во вторую камеру 12 управления, из которой по другому кольцевому зазору поступает в первую рабочую камеру 14, затем по каналам 27 во вторую рабочую камеру 15. Поршень 9 по уплотнению 28 герметизирует первую рабочую камеру 14, а поршень 10 по уплотнению 17 герметизирует вторую рабочую камеру 15. Источник занимает исходное положение. Когда давление воздуха в рабочих камерах достигнет заданной величины, источник готов к работе.

По окончании заполнения сжатым воздухом рабочих камер 14, 15 командным импульсом тока приводят в действие электропневмоклапан 22, открывающий канал 23. В результате сжатый воздух через каналы 24 действует на торец 29 поршня 10.

Так как объем второй рабочей камеры 15 и диаметр поршня 10 больше объема первой рабочей камеры 14 и диаметра поршня 9, поршень 10 перемещается вместе со штоком 6. Происходит разуплотнение рабочей камеры 15 по уплотнителю 17. В результате воздух высокого давления рабочей камеры 15, действуя на торцевую площадку 29 поршня 10, с большой скоростью вскрывает рабочую камеру 15, а поршень 9 вскрывает первую рабочую камеру 14. В результате в момент вскрытия рабочих камер 14, 15 шток 6 двигается беспрепятственно и с большой скоростью до момента, когда поршни 7, 8 благодаря образующемуся высокому давлению в замкнутом объеме управляющих камер 11, 12 резко не затормаживают шток 6. Порция газа из двух рабочих камер 14, 15 через выхлопную полость 25 и выхлопные окна одновременно выбрасываются в окружающую среду, и формируется сейсмический сигнал. При этом за счет перегородки 26 исключается во время выхлопа влияние воздуха высокого давления из первой рабочей камеры 14 на поршень 10. За счет создания высокого давления в управляющих камерах 11, 12 шток 6 с большой скоростью возвращается назад до полного закрытия пневмоизлучателя в исходное положение. После этого сжатый воздух поступает в источник. Цикл закончен. Источник готов к повторной работе.

С начала движения поршня 10 со штоком 6 происходит постоянный обдув воздухом высокого давления движущихся элементов источника, что исключает попадание образивных частиц внутрь источника, влияющих на износ подвижных элементов. Тем самым повышается надежность источника. Использование двух рабочих камер в источнике и большая скорость их вскрытия позволяет увеличить интенсивность сейсмического сигнала.

Изобретение относится к геофизическим приборам для ведения наземной или морской сейсморазведки. Сущность: источник содержит корпус с выхлопными окнами, подвижный шток с поршнями, две рабочие и две управляющие камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан. Рабочие камеры разнесены в противоположные оконечности корпуса и расположены симметрично относительно выхлопной полости, снабженной перегородкой, закрепленной в корпусе. Между первой рабочей и первой управляющей камерами размещена дополнительная управляющая камера, соединяющая их между собой кольцевыми зазорами. Объем дополнительной камеры больше объема первой рабочей камеры. Перегородка выполнена в виде кольца. Технический результат: повышенная надежность, высокая сейсмическая эффективность, незначительный внешний диаметр, синхронное вскрытие рабочих камер. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий корпус с выхлопными окнами, подвижный шток с поршнями, рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан, отличающийся тем, что источник содержит вторую управляющую камеру и вторую рабочую камеру, соединенную с первой рабочей камерой каналами, выполненными в штоке, причем рабочие камеры разнесены в противоположные оконечности корпуса и расположены симметрично относительно выхлопной полости, разделенной перегородкой, жестко закрепленной на корпусе, а между первой рабочей и первой управляющей камерами выполнена вторая управляющая камера, соединяющая их между собой.2. Скважинный источник по п.1, отличающийся тем, что разделительная перегородка выполнена в виде кольца, объем второй рабочей камеры больше объема первой рабочей камеры, вторая управляющая камера соединена с первой рабочей и первой управляющей камерами кольцевыми зазорами, при этом управляющие камеры размещены соосно.