Способ возбуждения сейсмических волн Советский патент 1983 года по МПК G01V1/147 

Изобретение относится к способам возбуждения сейсмических волн в сейсморазведке, а именно к способам возбуждения, основанным на использовании энергии падающего груза. Известен способ возбуждения сейсмических волн, использующий энергию падающего груза, заключающийся в том, что груз массой несколько тонн поднимают на определенную высоту над поверхностью земли и фиксируют. В момент прихода с блока управления запускающей команды груз освобождается, падает и, ударяясь о грунт, возбуждает в нем сейсмическую волну 1 . Однако непостоянство времени падения груза от одного воздействия к дру гому, возникающее в результате неточности установки высоты подъема груза, неровностей грунта и других причин, не позволяет синхронизировать момент начала силового воздействия источника с запускающей командой и, следовательно, использовать источник при сейсморазведке методами, основанными на суммировании отраженных волн, возбужденных не.сколькими сейсмическими источниками одновременно или последовательно. Из-за нестабильности времени падения временной интервал между запускающей командой и моментом начала силового воздействия изменяется случайным образом, в результате чего отраженные волны поступают в суммирующее устройство с различными сдвигами фаз, что приводит к искажению принимаемой информации. Известно устройство для возбуждения сейсмических волн, содержащее блок, корректирующий вступление волн при регистрации их станцией, и устройство, запускающее регистратор в момент удара груза о грунт { 2 . Однако в .этом случае время падения все же зависит от внешних условий и не остается стабильным, а суммирование сейсмических сигналов от несколь310них одновременно действующих источников неэффективно. Наиболее близким к предлагаемому является способ возбуждения сейсмических волн, основанный на использовании энергии падающего груза, содержащего корпус и ударную плиту, включающий подъем груза на заданную высоту, фиксирование его в поднятом состоянии и сброс на грунт по команде запуска. Сейсмическая волна возбуждается в результате соударения ударной плиты с грунтом 3 . Недостаток этого способа заключается в низкой эффективности сейсморазведки из-за .нестабильности времени падения груза, не позволяющей использовать суммирование сигналов от нескольких источников. Цель изобретения - повышение эффем тивности сейсморазвер.ки за счет корректировки времени падения груза. Поставленная цель достигается тем. что согласно способу возбуждения сейсмических волн, основанному на исполь

зовании энергии падающего груза, содержащего корпус и ударную плиту, включающему подъем груза на заданную высоту, фиксирование его в поднятом состоянии и сброс на грунт по команде запуска, в процессе падения груза измеряют расстояние от ударной плиты до грунта, результат измерения в виде электрического сигнала сравнивают с эталонным сигналом, формируемым в соответствии с заданным законом падения груза, определяют рассогласование сигналов и изменяют расстояние между ударной плитой и корпусом груза до устранения рассогласования.

При осуществлении предлагаемого способа высота ударной плиты над поверхностью грунта в течение всего процесса падения соответствует заданной, и удар о грунт происходит точно в заданный момент времени. Если обеспечить идентичность формирования эталонного сигнала для нескольких совместно работающих источников и начало его формирования точно в момент поступления команды запуска на каждом из них, то можно достигнуть синхронизации моментов ударов падающих грузов всех этих источников.

На фиг. 1 приведен источник, реализующий предлагаемый способ; на фиг. 2 - график движения груза, когда в начальный момент ему был сообщен направленный вверх импульс.

единенные кварцевый генератор 10, счетчик 11, цифровой функциональный преобразователь 12 и цифро-аналоговый преобразователь 13, а устройство 8 определения рассогласования сигналов может быть выполнено в виде дифференциального усилителя с прямым и инверсным входами.

На .fbi-ir. 2 обозначены кривая Н фактический закон изменения расстоян.ия от ударной плиты 2 до грунта;, кривая 15 заданный (эталонный) закон изменения расстояния от ударной плиты 2 до грунта; кривая 16 - закон нарастания рассогласования; кривая 17 закон изменения расстояния от ударной плиты 2 до грунта после коррекции.

Способ осуществляют следующим образом.

По предварительной команде груз поднимают над поверхностью земли на заданную высоту и фиксируют в поднятом состоянии. В момент поступления с выхода приемного устройства 6 команды запуска груз освобождается,, например, путем расторможения барабана подъемной лебедки. Одновременно включается формирователь 7 эталонного сигнала. При этом импульсы с выхода кварцевого генератора 10 начинают заполнять счетчик 11. Линейно возрастающий цифровой код с разрядных выходов этого счетчика преобразуется с помощью цифрового функционального 6 Источник содержит размещенные на транспортном средстве падающий груз, состоящий из корпуса 1 и ударной плиты 2, перемещающейся относительно корпуса 1 с помощью гидроцилиндра 3, приводимого в действие электрогидравлическим преобразователем ч, укрепленный на ударной плите 2 электрический датчик 5 перемещения, а также устройство б приема команды запуска, формирователь 7 эталонного сигнала и уст-. ройство 8 определения рассогласования сигналов. Датчик. 5 перемещения может быть выполненфотоэлектрическим, вырабатывающим электрический сигнал, величина которого пропорциональна количеству дискретных отсчетов, нанесенных на линейке 9 прошедших через датчик 5 во время их относительного движения. Линейка 9 одним концом постоянно прижата к поверхности грунта вблизи зоны соударения. Формирователь 7 эталонного сигнала может быть выполнен цифровым, содержащим, например, последовательно сопреобразователя 12 в другой цифровой код, изменяющийся по закону изменения расстояния от земли до груза, свободно падающего с заданной высоты. Этот код преобразуется цифро-аналоговым преобразователем в электрический непрерывный сигнал, который поступает на один из входов устройства 8 определения рассогласованияi где происходит сравнение его с сигналом, пропорциональным расстоянию от ударной плиты 2 реального падающего груза до поверхности грунта. Если, в идеальном случае, падение груза происходит без отклонений, то вырабатываемый датчиком 5 сигнал не отличается от эталонного сигнала и соударение происходит в момент равенства нулю эталонного сигнала; Если закон изменения расстояния от ударной плиты 2 до грунта (кривая ) отличается от заданного (кривая 15), то соударение происходит позже-заданного момента Т.

Однако при использовании предлагаемого способа этого не происходит, так как только устройством 8 обнаруживается рассогласование между фактическим значением расстояния Н ударной плиты 2 от поверхности грунта и эталонным значением в данный момент вре- зо мени t, электрогидравлический преобразователь приводит в действие гид роцилиндр 3 и смещает ударную плиту 2 относительно корпуса 1 падающего груза таким образом, чтобы скомпенси ровать обнаруженное рассогласование. Поскольку процессы измерения расстояния, сопоставления и коррекции осуществляются непрерывно, то скорректированная траектория (кривая I) постоянно совпадает с эталонной, а изменение расстояния от плиты 2 до корпуса 1 происходит по закону, несмотря на то, что груз падает не по заданной траектории, траектория движения ударной плиты 2 совпадает с эта лонной и удар происходит в заданный момент времени Т. В случае использования принудител ного разгона падающего груза пневматическим или иным устройством, а так же при действии относительно стабиль ной силы трения закон формирования эталонного сигнала может быть измене и приближен к некоторой среднестатистической траектории движения падающего груза в этих условиях с тем, что

бы свести до минимума перемещение ударной плиты относительно корпуса в процессе корректировки.

Для создания направленного фронта волны при работе с группой источников формирование эталонного сигнала может быть начато с некоторым опережением или отставанием относительно команды запуска для того, чтобы осу-: ществить соответствующее опережение или отставание момента соударения.

Применение предлагаемого способа позволяет при проведении сейсмической разведки методом суммирования отражений серии сейсмических волн, возбужденных одним или группой источников, использовать сейсмические источники, работа которых основана на использовании энергии падающего груза, отличающихся высоким КПД, простотой и надежностью в работе.

Формула изобретения

Способ возбуждения сейсмических волн, основанный на использовании энергии падающего груза, содержащего корпус и ударную плиту, включающий подъем груза на заданную высоту, фиксирование его в поднятом состоянии if сброс на грунт по команде запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности сейсморазведки за счет корректировки времени падения груза, в процессе падения груза измеряют расстояние от ударной плиты до грунта, результат измерения в виде эг1ектрического сигнала сравнивают с эталонным сигналом, формируемым в соответствии с заданным законом падения груза, определяют рассогласование сигналов и -изменяют расстояние между ударной плитой и корпусом груза до устранения рассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США W ЗЗбуА+З, кл. G 01 V 1/04, опублик. 1968. 2.Шнеерсон М.Б., Майров В-.В. Наземная сейсморазведка с невзрывными источниками колебаний. М., Недра, 1980, с. . 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 299 511/25, кл. G 01 V1/147, 1980 (прототип).

fpus 2