Способ возбуждения колебаний взрывным источником для проведения сейсмической разведки на покрытом льдом водоеме Российский патент 2024 года по МПК G01V1/104 G01V1/13 

Изобретение относится к области геофизической разведки углеводородов, в частности к способам возбуждения колебаний при сейсмической разведке месторождений нефти и газа. Может использоваться в акватории рек, в прибрежной зоне рек, озер и болот на мелководье, покрытых льдом.

Из существующего уровня техники известны полые шнековые трубы и буровые колонны с дополнительными элементами соединения.

Известно соединение колонковых и полых шнековых труб по авторскому свидетельству СССР SU 794171, Е21В 17/04, 1981, относящееся к технике геологоразведочных работ. Соединение полых шнековых труб включает сопрягаемые части труб и размещенные на их наружной поверхности сопрягаемые спиральные элементы. Фланец одного спирального элемента имеет профильный выступ, а другой - ответный ему паз. Данное соединение применяется при бурении скважин с отбором керна.

Известно резьбовое соединение секций буровой колонны по патенту России на изобретение RU 2761054, Е21В 17/042, 2021. Резьбовое соединение содержит муфту и ниппель, сопряженные друг с другом цилиндрической, несамотормозящей, прямоугольной резьбой. Заходный виток резьбы ниппеля снабжен зацепом, выступающим над его рабочей поверхностью. Ширина винтовой канавки резьбы превышает ширину сопряженного с ней винтового выступа не менее, чем на величину высоты упомянутого зацепа. Последний виток резьбы муфты ограничен цилиндрической выточкой. Тело, по меньшей мере, этого витка резьбы муфты на выходе в выточку пересечено пазом. Паз в полуотвинченном состоянии резьбового соединения имеет возможность сопряжения с зацепом заходного витка ниппеля. Данное соединение применимо при бурении скважин в строительстве, инженерных изысканиях, геологоразведке, сейсморазведке.

В уровне техники отсутствует информация о применении шнековых труб с дополнительными элементами соединения для бурения скважин ниже дна водоема.

Известно устройство для сейсмической разведки на предельном мелководье в переходных зонах вода-суша по патенту РФ на полезную модель RU 7515, G01V 1/00, 1998. Устройство содержит средство возбуждения сейсмических волн, которое включает пневмоисточники, источник сжатого воздуха в виде компрессора и блок управления пневмоисточниками. Средство возбуждения сейсмических волн размещено на транспортном средстве и на хотя бы двух буксируемых им платформах. Транспортное средство и платформы перемещаются на предельном мелководье и в переходной зоне вода-суша вдоль профиля наблюдений параллельно сейсмокосе. Транспортное средство снабжено блоком управления пневмоисточниками и подключенным к нему дешифратором системы синхронизации возбуждений. На первой буксируемой платформе установлены пневмоисточники и спуско-подъемные устройства пневмоисточников. На второй и последующих платформах установлены пневмобаллоны со сжатым воздухом. Транспортное средство и буксируемые платформы выполнены в виде амфибий. На мелководье с покрытой льдом акваторией применяют буксируемые платформы в виде саней, а первая платформа дополнительно снабжена средством бурения отверстий в точках взрывпунктов вдоль профиля измерений. Пневмоисточники выполнены в виде генератора сейсмических волн для мелководья. Соединение транспортного средства и буксируемых платформ осуществляется посредством троса, выход пневмобаллонов соединен шлангом с пневовходами источников, а подключение входа сейсмостанции к выходу многоканальной сейсмокосы выполнено в виде кабельной телеметрии. Недостатком является большой вес устройства для сейсмической разведки, не позволяющий использовать его на удалении от берега при покрытой льдом акватории, невозможность проведения сейсморазведки на глубинах, превышающих несколько метров, сложность коммуникационной системы, сложность и многокомпонентность самого устройства.

В качестве ближайшего аналога выбран способ сейсмической разведки по патенту России на изобретение RU 2369882, G01V 1/00, 2009. Возбуждение колебаний осуществляют зарядами взрывчатого вещества весом до 0,1 кг. Заряды взрывчатого вещества размещают в скважинах глубиной 3-10 метров ниже дна водоема, куда заряды доставляют с помощью полых шнеков. В способе используют транспортабельный комплекс, который состоит из малогабаритной буровой установки на базе шасси с возможностью бурения одиночных или групповых скважин малого диаметра и малогабаритных транспортных средств для перевозки полевого оборудования. В качестве малогабаритных транспортных средств используют низкорамную технику типа мотоблоков или снегоходов, возможно применение гусеничных транспортеров. Недостатком является невозможность проведения сейсмической разведки на удалении от берега в сторону глубоководных участков на водоемах покрытых льдом. Способ применим только в переходных (транзитных) зонах от суши к мелководью. Использование его на больших глубинах затруднено возможностью раскрепления шнековой колонны под действием течения, затруднено возможным уносом шнеков, сложностью доставки зарядов взрывчатого вещества на большие глубины. Это обуславливает малую площадь возможных исследований, ограниченную прибрежной акваторией.

Техническим результатом заявляемого технического решения является расширение зоны проведения сейсмической разведки на водоеме, покрытом льдом, повышение качества сейсмической разведки.

Технический результат достигается тем, что в способе возбуждения колебаний взрывным источником для проведения сейсмической разведки на водоеме, покрытом льдом, включающем доставку через полые шнеки заряда взрывчатого вещества в скважину ниже дна водоема, согласно изобретению, устанавливают через лунку шнековую колонну длиной 20 метров, состоящую из соединяемых между собой полых шнеков, снабженных продольными профильными выступами и пазами, шнеки соединяют замками, расположенными на их наружных винтовых поверхностях, дополнительно обеспечивают соосность соединяемых шнеков, при этом профильный выступ одного шнека устанавливают в ответном ему пазу соседнего шнека, бурят донную скважину глубиной не менее 4,5-6 метров, через открывающуюся крышку клапана долота помещают в донную скважину заряд взрывчатого вещества массой не менее 0,17 кг, поднимают шнековую колонну, производят взрыв заряда взрывчатого вещества.

Технический результат обеспечивается за счет возможности удаления зоны проведения сейсмической разведки от берега и мелководья, покрытого льдом, к середине водоема или реки. Использование транспортного средства, масса которого вместе с буровым оборудованием не превышает 650 кг, позволяет доставить малогабаритную буровую установку на глубоководную часть реки, находящуюся вдали от берега и покрытую более тонким льдом. Так же это дает возможность более раннего начала сейсмической разведки на водоеме в начале зимнего периода и возможность более позднего окончания сейсмических работ в конце зимнего периода. Использование в шнековой колонне полых шнеков, снабженных ответными друг другу продольными профильными выступами и пазами, позволяет повысить прочность и жесткость колонны, увеличить площадь взаимодействия сопрягаемых деталей. Это позволяет устанавливать шнековую колонну в воде на глубине 20 метров, в том числе в течении реки. Дополнительное соединение шнеков при помощи ответных выступов-пазов усиливает основные соединения шнеков по винтовым поверхностям, обеспечивает целостность колонны под воздействием течения, предотвращает унос шнеков течением. Пазы выполняют функцию направляющих при соединении одного шнека с другим, что обеспечивает соосность этих соединяемых шнеков и прямолинейность всей колонны. Прямолинейность шнековой колонны позволяет обеспечить ее вертикальную установку в дно, что, в свою очередь, сказывается на направлении бурения донной скважины и повышает качество проведения сейсмической разведки. Возможность использования шнековой колонны длиной 20 метров значительно расширяет зону проведения сейсмической разведки на водоеме, покрытом льдом, за счет возможности удаления от берега и возможности бурения донной скважины на большей глубине. Глубина донной скважины 4,5 метра в совокупности с 15-ти метровой толщей воды и льда, большее количество взрывчатого вещества по сравнению с ближайшим аналогом обеспечивают более качественный отраженный сигнал, сокращают зону падения кратности наблюдений. Масса заряда - не менее 0,17 кг определена экспериментально. Заряд массой менее 0,17кг не дает достаточной энергии сейсмического импульса для изучения глубинных структурных элементов земной коры. Оптимальная глубина донной скважины не менее 4,5 метров также определена экспериментально. Глубина донной скважины не менее 4,5 метров позволяет разместить заряд взрывчатого вещества в уплотненных глинистых образованиях дна ниже слоя рыхлого ила и донных осадков. Глубина донной скважины не менее 4,5 метра повышает качество сейсмических исследований. Закладывание заряда взрывчатого вещества на глубину 4,5 метра через открывающуюся крышку клапана долота позволяет произвести укупорку заряда слоем донного ила, что повышает качество результатов сейсморазведки за счет надежного заглубления заряда. Укупорка и заглубление заряда взрывчатого вещества обеспечивают качественное распространения акустического сигнала.

На фигуре представлена схема размещения заряда взрывчатого вещества в донной скважине водоема, покрытого льдом.

Способ возбуждения колебаний для проведения сейсмической разведки на водоеме, покрытом льдом, осуществляют следующим образом.

По поверхности льда 1, толщиной не менее 15-20 см, для передвижения бригад с транспортом и буровым станком к глубоководным участкам 2 водоема или реки доставляют буровое оборудование и заряд взрывчатого вещества. Глубина в зоне таких участков может достигать 12-14 метров, в том числе в русловых частях с течением и плотным дном. Участки могут располагаться в русловых частях реки с сильным течением, на отдалении от берега до 3-4 км. В качестве транспортного средства 3 для доставки оборудования используют снегоход, например, марки «Буран», «Рысь», «Yamaha» с санями. Возможно использование гусеничных транспортеров массой, не превышающей 285 кг. Масса транспортного средства с санями, буровым станком и буровым инструментом не должна превышать 650 кг. Буровое оборудование включает малогабаритную буровую установку, комплект полых шнеков, шесты для опускания заряда на забой скважины, вилку для фиксации заряда на шесте, долото с открывающимся клапаном, выполненным в виде крышки. Используют малогабаритную буровую установку 4 типа «УБШМ-1-13» или «УБШМ-1-13М», устанавливают ее на льду, бурят лунку, собирают шнековую колонну 5, последовательно присоединяя друг к другу необходимое количество полых шнеков 6. Используют полые шнеки диаметром 80 мм и массой 5 кг, при глубинах 14-15 м количество шнеков может достигать 20 штук. Каждый полый шнек 6 содержит профильный выступ 7 и соответствующий ему паз 8. При присоединении одного шнека к другому выступ 7 верхнего шнека заводят в паз 8 нижнего шнека, помимо этого шнеки 6 соединяют замками, расположенными на их наружных винтовых поверхностях (на чертеже не показано). Опускают через лунку всю шнековую колонну 5, располагая ее вертикально с упором в дно. С помощью долота 11, соединенного с нижним шнеком 6, бурят в грунте на дне скважину 10 глубиной 4,5-6 метров. При этом сначала проходят слой рыхлого ила и донных осадков 13, и далее проводят бурение в уплотненных глинистых образованиях. Закрепляют заряд 11 взрывчатого вещества специальной вилкой на конце шеста. Используя соединенные между собой шесты, опускают заряд 11 внутри полой шнековой колонны 5 на забой донной скважины 10. Могут использовать несколько шестов длиной по 3 метра. После опускания заряда 11 и достижения им долота 9 при помощи бурового станка шнековую колонну 5 приподнимают на высоту вилки. Резким толчком шеста с вилкой открывают клапан-крышку 12 долота 9 и погружают заряд взрывчатого вещества в грунт. Под давлением воды и донного ила происходит укупоривание заряда 11. Используют заряд взрывчатого вещества массой не менее 0,17 кг. Далее поднимают шнековую колонну, производят взрывные работы. Для этого устанавливают прибор регистрации вертикального времени, подключают синхронизатор (на чертеже не показаны). От общего электрического сопротивления боевой магистрали производят нагревание мостика накаливания ЭДС. Кнопкой «Пуск» синхронизатора инициируют поступление команды от контроллера сейсмостанции на подрыв заряда.

Таким образом, изобретение позволяет расширить зону проведения сейсмической разведки на водоеме, покрытом льдом, повысить качество сейсмической разведки.

Изобретение относится к области геофизической разведки углеводородов, в частности к способам возбуждения колебаний при сейсмической разведке месторождений нефти и газа. Предложен способ возбуждения колебаний взрывным источником для проведения сейсмической разведки на покрытом льдом водоеме, согласно которому для транспортировки буровой установки используют транспортное средство. Устанавливают в лунке шнековую колонну длиной 20 метров, состоящую из соединяемых между собой полых шнеков. Полые шнеки снабжены профильными выступами и пазами, при этом профильный выступ одного шнека устанавливают в ответном ему пазу соседнего шнека. Бурят донную скважину глубиной не менее 4,5-6 метров. Через открывающуюся крышку долота помещают в донную скважину заряд взрывчатого вещества массой не менее 0,17 кг. Поднимают шнековую колонну, производят взрыв заряда взрывчатого вещества. Технический результат - расширение зоны проведения сейсмической разведки и повышение качества сейсмической разведки. 1 ил.

Способ возбуждения колебаний взрывным источником для проведения сейсмической разведки на покрытом льдом водоеме, включающий доставку через полые шнеки заряда взрывчатого вещества в скважину ниже дна водоема, отличающийся тем, что устанавливают через лунку шнековую колонну длиной 20 метров, состоящую из соединяемых между собой полых шнеков, снабженных продольными профильными выступами и пазами, шнеки соединяют замками, расположенными на их наружных винтовых поверхностях, дополнительно обеспечивают соосность соединяемых шнеков, при этом профильный выступ одного шнека устанавливают в ответном ему пазу соседнего шнека, бурят донную скважину глубиной не менее 4,5-6 метров, через открывающуюся крышку клапана долота помещают в донную скважину заряд взрывчатого вещества массой не менее 0,17 кг, поднимают шнековую колонну, производят взрыв заряда взрывчатого вещества.