Взрывная камера источника сейсмических сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01V1/04 

Изобретение относится к устройст вам для возбуждения сейсмических си налов за счет энергий взрыва газово смеси в камере с целью сейсморазвед ки на нефть и газ. Известно устройство для возбужде ния сейсмических сигналов, содержащее взрывную камеру, состоящую из гильзы с днищем и массивного поршня подвижно сопряженного с гильзо.й и днищем, образующих рабочую камеру, В поршне выполнены каналы подачи взрывчатой смеси (например, смеси . кислорода и пропана) и выхлопа про дуктов сгорания, связанные с камеро сгорания и клапанами подачи и выхло па, установленными на поршне fll . Однако устройство обладает сравнительно низкой сейсмической эффективностью, вызванной большими потер ми с продуктами сгорания, нестабильной и недостаточной скоростью детонации газовой смеси.в ка мере сгорания. Известно также устройство для во буждения сейсмических сигналов, содержащее взрывную камеру и детонационную трубку, которое для повышения эффективности снабжено установленной внутри взрывной камеры на канале подвода горючей смеси форкамерой, выполненной в виде перфориро ванной емкости. За счет поджигания смеси продуктами детонации, истекакидими из форкамеры, происходит бо лее быстрое и полное сгорания взрыв чатой смеси 2} . Однако небольшая площадь истечения продуктов детонации, из форкамер препятствует быстрому освобождению взрывной камеры после взрыва от про дуктов сгорания и снижает сейсмичес кую эффективность устройства. Наиболее близкой к предлагаемой является взрывная камера источника сейсмических сигналов, содержащая подвижно сопряженные элементы в виде поршня с каналом подачи взрлвчатой смеси и гильзы с днищем, образующие рабочую камеру, размещенную между поршнем и днищем гильзы, свечу зажигания, установленную в канале подачи взрывчатой смеси, и канал выхлопа продуктов сгорания. При подаче напряжения на свечу зажигания, смесь воспламеняется, в канале подачи формируется детонационная волна, взрывсшщая смесь в рабочей камере з. Недостатком известной взрывной камеры является низкая сейсмическая эффективность. Цель изобретения - повышение сей смической эффективности. Поставленная цель достигается тем, что во взрывной камере источника сейсмических сигналов, содекг, жащей подвижно сопряженные элементы в виде поршня с каналом подачи взрывчатой смеси и гильзы с днищем, образующие рабочую-камеру, размещенную между поршнем и днищем гильзы, свечу зажигания, установленную в канале подачи вз эывчатой смеси, и канал выхлопа продуктов сгорания, на торце поршня выполнена расточка, образующая с днищем форкамеру, соединенную с рабочей камерой радиальным каналом, образованным буртиками, выполненными вокруг расточки по крайн,ей мере на одном из сопряженных элементов, при этом канал выхлопа продуктов сгорания соединен с форкамерой. На чертеже показана взрывная камера. Взрывная камера содержит гильзу 1 с днищем 2, массивный поршень 3, подвижно сопряженный с гильзой 1.В поршне 3 выполнены каналы 4 подачи взрывчатой смеси и каналы 5 выхлопа продуктов сгорания, соединенные с расточкой б. На поршне 3 установлены выхлопной клапан 7, соединенный с каналом 5 выхлопов, и клапан 8 заполнения, соединенный с каналом 4 подачи. Поршень 3 имеет кольцевую выточку 9, образующую с днищем 2 рабочую камеру 10. Расточка 6 с днищем 2 образует форкамеру 11, соединенную, с рабочей камерой 9 кольцевым радиальным каналЬм 12. Этот канал обра- зуется буртиками 13 и 14, выполненными на. поршне 3 по периферии расточки 6 и на днище 2. Канал 12 может быть образован одним буртиком, выполненным на поршне 3 или днище 2, и днищем 2 или поршнем 3. Буртики 13 и 14 выполнены профилированными,так что канал 12 в поперечном речении имеет форму сверхзвукового сопла.В канале 4 подач Г взрывчатой смес1| установлена свеча 15 зажигания. Камера работает следующим образом. По команде происходит заполнение взрывной камеры смесью через клапан 8 заполнения, формокамеру 11 и .радиальный канал 12. Поскольку подвод смеси производится продолжительное время (1,5-2,0 с),то сопротивление канала 12 не сказы-вается отрицательно. При подаче высокого напряжения на свечу 15 происходит поджигание смеси в канале 4 подачи и распространение волны горения в форкамере 11 Так как объем взрываемой смеси в форкамере 11 сравнительно небольшой, составляющий 5-10% от объема рабочей камеры 10, то детонация смеси в этом об-ьЧ&ме происходит практически мгновенно. ри этом также практически мгновенно возрастает давление в форкамере 11 и продукты сгорания, имеющие высоку температуру, выбрасываются из форкамеры 11 через радиальный канал 12 в рабочую камеру 10. Радиальный канал 12 представляет собой кольцевую щель, площадь которой уменьшается в радиальном ;направлений до минимальной величины, а затем увеличивается Минимальная площадь канала 12 определяется из условия равенства .време ни истечения продуктов сгорания из форкамеры 11 и времени нарастания давления в рабочей камере 10 (1-2 м Она составляет в реальной конструкции 2 при высоте щели 1 мм. Так как давление в форкамере 11 при детонации смеси возрастает в 20-25 раз, то отношение давления в форкамере 11 после детонации к давлению заполнения рабочей камеры 10 значительно больше критического Под действием перепада давления в форкамере 11 и рабочей камере 10 продукты сгорания выбрасываются через радиальный канал 12. Поскольку перепад давления больше критического, в минимальном сечении канала 12 устанавливается скорость, равная скорости .звука-, в расширяющейся час ти канала 12 скорость возрастает,рас .каленные продукты сгорания выбрасываются из канала 12 в рабочую камеру 10 со сверхзвуковой скоростью, что обеспечивает практически одновременную детонацию смеси во всем объеме рабочей камеры 10. До тех пор, пока не начато относительное движение гильзы 1 и поршня 3, малое проходное сечение канала 12 препятствует выходу продуктов сгорания из рабочей камеры 10 в выхлопной канал 5, Это позволяет полнее использовать энергию продуктов сгорания в рабочей камере -10. После этого начинается движение поршня 3.вверх, а днище 2 вниз. При расхождении днища 2 и поршня 3 значительно увеличивается проходное сечение канала 12 (в 40-50 раз), поэтому сопротивление канала прохождению через него продуктов сгорания из рабочей камеры 10 в выхлопной канал 5 ,, становится ничтожно малым, за счет э-того обеспечивается свободный выхлоп продуктов сгорания из рабочей камеры 10. В предлагаемой взрывной камере проходное сечение канала, соединяющего форкамеру с рабочей камерой, в исходном положении имеет ограниченную площадь исходя изусловия образования в нем высокоскоростного потока при инициировании детонации в рабочей камере. Благодаря ограниченности сеченияканал является дросселем, препятствующим свободному выходу газов из рабочей камеры при взрыве до тех пор, пока днище не сместится относительно массивного поршня, т.е. пока не произойдет рабочее воздействие на грунт, что обеспечивает более полное использование энергии взрыва смеси в рабочей камере и повышение сейсмической эффективности.

ВЗРЫВНАЯ КАМЕРА ИСТОЧНИКА СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащая подвижно сопряженные элементы в ви поршня с каналом подачи взрывчатой . смеси и гильзы с днищем, образующие рабочую камеру, размещенную между поршнем и днищем гильзы, свечу зажигания, установленную в канале подачи взрывчатой смеси, и канал выхлопа продуктов сгорания, отличающаяся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности, на торце поршня выполнена кольцевая расточка, образующая с днищем форкамеру, соединенную с рабочей камерой радиаль.ным каналом, образованным буртиками, выполненными вокруг расточки по крайней мере на одном из сопряженных элементов, при этом канал выхлопа продуктов сгорания соединен с форкамерой.