ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1995 года по МПК G01V1/157 

Изобретение относится к электроразрядным излучателям упругих волн в жидкости и может быть использовано в разведочной геофизике, а более конкретно к проведению сейсморазведочных работ на нефть и газ.

Известен электроразрядный источник упругих волн в жидкости, содержащий корпус, в котором размещена электродная система.

Указанный излучатель работает следующим образом. При подаче накопительной электрической энергии на электроды, происходит взрыв проволоки в жидкой среде. Ударная волна, pаспpостpаняясь во все стороны, воздействует на один из электродов, в результате электрод вместе с откатным устройством скользит вдоль проволоки. После отката тянущие кулачки протягивают проволоку в зону между электродами.

Основной недостаток описанного излучателя заключается в том, что он достаточно сложен и в условиях работы в скважинах обладает низкой надежностью.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является электроискровой излучатель сейсмических сигналов, содержащий корпус с установленными в нем кумулятивной камерой, выполненной в виде электрического изолятора, двумя электродами, разделенными разрядным промежутком, причем один электрод жестко закреплен в изоляторе.

Основным недостатком прототипа является эрозионный износ электродов, в результате чего изменяется электродный промежуток и сопротивление пробою. Все это приводит к нарушению стабильности разряда при многократном его повторении, изменению частотных характеристик излучателя и чистой замене электродов в излучателе.

Целью изобретения является повышение стабильности разряда при многократном его повторении.

Указанная цель достигается тем, что излучатель, содержащий корпус с установленными в нем кумулятивной камерой, выполненной в виде электрического изолятора, двумя электродами, разделенными разрядным промежутком, причем один электрод жестко закреплен в изоляторе, снабжен полым цилиндром, жестко закрепленным напротив неподвижного электрода в изоляторе и корпусе, внутри которого установлен с возможностью перемещения подпружиненный плунжер, на конце которого закреплена упорными гайками полусфера, в котором размещен с возможностью перемещения второй электрод, снабженный узлом фиксации.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема электроискрового излучателя сейсмических сигналов; на фиг.2 продольный разрез кумулятивной камеры.

Электроискровой излучатель сейсмических сигналов содержит корпус 1 ромбовидной формы, внутри которого размещены кольцо 2 и втулка 3, изолирующие неподвижный электрод 4. Кольцо 2 и втулка 3 стянуты в корпусе 1 и резьбовым наконечником 5.

В нижней части корпуса 1 размещен механизм подачи подвижного электрода 6 в разрядный промежуток. Механизм подачи представляет собой двухзвенный телескопический гидроцилиндр плунжерного типа и состоит из цилиндра 7, закрепленного в корпусе 1, плунжера 8, в котором размещен подвижный электрод 6. Исходное положение плунжера 8 (перед разрядом) обеспечивается пружиной 9 или собственным весом, а электрод 6 относительно базового плунжера 8 фиксируется силой трения, создаваемой фрикционным устройством, например, сжатыми фрикционными кольцами 10. На нижнем конце базового плунжера 8 закреплена полусфера 11 для наиболее эффективного принятия кинетической энергии сходящего гидропотока при схлопывании парогазового пузыря. Плунжер 8 и электрод 6 соединены с корпусом 1 гибкими токопроводами 12 и 13. Весь механизм подачи закрыт кожухом 14 со специальными направляющими прорезями 15 для прохождения внутрь сходящего гидропотока.

Задающая величина хода 16 базового плунжера 8, а следовательно, и разрядного промежутка 17 выбирается установкой упорной гайки 18.

Внутренняя полость кольца 2 выполнена, например, в виде двух расходящихся от общей окружности конусов 19 и 20. Эти конуса образуют кумулятивную полость 21 для фокусирования энергии ударной волны и направления ее в противоположные стороны.

Электроискровой излучатель сейсмических сигналов работает следующим образом. При подаче высокого напряжения на электроды 4 и 6 происходит электрический пробой разрядного промежутка 17. При этом образуется парогазовый пузырь в жидкости, вызывающий электрогидравлическую ударную волну. Последняя фокусируется в кумулятивной полости и направляется в противоположные стороны, оказывая в месте разряда воздействие на окружающую среду. В результате в околоскважинном пространстве происходит возбуждение сейсмических волн. Положение излучателя в скважине остается неизменным.

Дальнейшее расширение парогазового пузыря происходит до достижения равновесия между давлениями внутри полости этого пузыря и сжатого столба жидкости. После чего давление в полости парогазового пузыря начнет резко падать, а потенциальная энергия сжатого столба жидкости превращается в кинетическую энергию сходящего гидропотока (при схлопывании послеразрядного парогазового пузыря). Образовавшийся гидропоток, проходя через прорези 15, воздействует на полусферу 11 и на площадь торца электрода 6. В результате чего происходит движение: вначале базового плунжера 8 до упора гайки 18, а затем электрода 6 до соприкосновения с неподвижным электродом 4. Пружина 9 при этом сжимается. При движении электрода 6 относительно базового плунжера 8 происходит компенсация эрозионного износа электродов.

После того, как произойдет схлопывание послеразрядного парогазового пузыря и давление в кумулятивной полости 21 уровняется с давлением в окружающей среде, пружина 9 возвратит плунжер 8 в исходное положение. При этом электрод 6 относительно плунжера 8 будет сдвинут на величину эрозионного износа и разрядный промежуток 17 останется заданным (величина хода 16).

Наличие в предложенном излучателе кумулятивной полости обеспечивает замыкание энергии ударной волны на противоположные стенки скважины. В результате повышается интенсивность возбуждения упругих волн без изменения энергоемкости накопительных батарей. А предложенный механизм подачи электрода для компенсации эрозионного износа обеспечивает стабильность электрического разряда и уменьшает в несколько раз частоту замены изношенных электродов в скважинном излучателе.

ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий корпус с установленными в нем кумулятивной камерой, выполненной в виде электрического изолятора, двумя электродами, разделенными разрядным промежутком, причем один электрод жестко закреплен в изоляторе, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности разряда при многократном его повторении, излучатель снабжен полым цилиндром, жестко закрепленным напротив неподвижного электрода в изоляторе и корпусе, внутри которого установлен с возможностью перемещения подпружиненный плунжер, на конце которого закреплена упорными гайками полусфера, в которой размещен с возможностью перемещения другой электрод, снабженный узлом фиксации.