Широкополосный сейсмоприемник Советский патент 1984 года по МПК G01V1/16 

01 ел )

1. ШИРОКОПОЛОСНЫЙ СЕЙСМОПРИЕМНИК, содержащий корпус жидкостную инерционную массу и преобразователь давления, отличающийся тем, что, с целью повьше-г 1СЕСОЮ35 АЙ 1 «t 5 . ,.VI :; ::-и« 3 Б:;:1.. НИН чувствительности и расширения частотного диапазона при работе в скважине, корпус выполнен в виде обсадной колонны скважины, снабженной пробкой с отверстием, в качестве жидкостной инерционной массы использован буровой раствор, а преобразователь давления размещен на забое скважины. 2. Сейсмоприемник по п. 1, о т л и чающийся тем, что., с целью повышения точности измерений, длина корпуса выбрана не большей четверти длины волны звука в буровом растворе для ма-ксимальной рабочей частоты. СЛ С

Г

Изобретение относится к технике сейсмических наблюдений и предназначено для регистрации сейсмических сигналов при проведении сейсморазведочных работ и сейсмологических исследований с использованием динамических характеристик сейсмических сигналов.

Известен сейсмоприемник, содержащий корпус в виде полого устаноночного штыря, в котором размещена жидкостная инерционная масса и сильфонный термокомпенсатор, а также пьезопреобразователь давления в виде П1 езопластины j,

Недостатками данного устройства являются ограниченная чувствительность, определяемая массой жидкости и техническими сложностями изготовления таких сейсмоприемников большой длины и трудоемкость проведения измерений. Наличие свободной деформируемой полости (сильфон) и . пьезодисков (преобразователь) создае возможности для колебания жидкости относительно корпуса, что вносит искажения в частотную характеристику устройства (собственный резонанс).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является широкополосный сейсмоприемник, содержащий корпус5 жидкостную инерционную массу и преобразователь давления 2j.

Недостатком известного устройстёа является ограниченная чувствительность, причиной которой являются технические трудности создания и эксплуатации корпуса акселерометра больших размеров, без чего нельзя существенно увеличить массу жидкости т.е. инерционную массу.

Цель изобретения - повьш1ение чувствительности устройства и расширение частотного диапазона при работе в скважине.

Поставленная цель достигается тем, что в широкополосном сейсмоприемнике, содержащем корпус, жидкостную инерционную ассу и преобразователь давления, корпус выполнен в виде обсадной колонны скважины, снабженной пробкой с отверстием, в качестве жидкостной инерционной маесы использован буровой раствор, а преобразователь давления размещен на забое скважины.

Кроме того, с целью повьпиения точности измерений длина корпуса выбирается не больигей четверти длины волны звука в буровом растворе для максимальной рабочей частоты.

На чертеже изображен сейсмоприемник .

Устройство содержит корпус 1, выполненный в виде обсадной колонны (трубы), скважины, заполненной буровой жидкостью 2, выполняющей роль инерционной массы.

На забое скважины установлен преоразователь 3 давления, например пьезкерамический, а в ее устье ниже уровня жидкости - пробка 4 с отверстием 5j образующая из верхней части скважины компенсационную камеру 6.

При этом рабочая длина скважины (или обсадной колонны, являющейся корпусом) не превышает четверти длины волны, соответствующей верхней частоте рабочего диапазона частот, т.е. четверти наименьшей длины волны Рабочей является часть скважины от забоя до пробки 4.

Устройство работает следующим образом.

Сейсмическая волна, распространяясь в грунте, воздействует на корпус 1, перемещая его в вертикальном направлении, вместе с ним перемещается и жидкая инерционная масса не претерпевающая разрыва с забоем (дном) скважины вследствие своего веса (в пределах ускорения, равного g) , а также вследствие наличия пробки 4.

Поскольку жидкость, заполняющая корпус 1, несжимаема и текуча, при перемещении корпуса в ней возникет динамическое давления

ч Р - F S S

где F - сила

S - площадь поперечного сечения

столба жидкости; m - масса жидкости; а - измеряемое ускорение перемещения корпуса.

Поскольку собственно инерционная масса-жидкость 2 не имеет упругого подвеса, то кк резоьансньуе свойства ограничиваются собственным резонансом полости корпуса и вследствие этого система имеет весьма малую добротность и не вносг.-т существенных

31

искажений в общую частотную характеристику устройства. Кроме того, шероховатость стенок и вязкость (или наличие неоднородных включений в жидкости) также позволяют снизить добротность резонатора-корпуса. Все это позволяет добиться равномерности частотной характеристики устройства и получить равномерную горизонталь-, ную частотную характеристику в рабочем диапазоне частот.

Пробка 4 с отверстием 5 отделяет собственно рабочую часть - корпус 1, образуя из остальной его части компен сационную камеру 6, в которую перемещается часть жидкости 2 при увеличении ее объема вследствие разогрева, сохраняя рабочую длину инерционной массы неизменной, что позволяет сохранять постоянную чувствительность устройства в широком диапазоне температур.

Диаметр отверстия 5 выбирается таким, чтобы его гидравлическое сопротивление на нижней граничной частоте

рабочего диапазона частот было велико. Поскольку чувствительность устройства зависит от массы жидкости 2, то длина столба жидкости (или корпуса 1) выбирается максимальной,

но при этом она не должна быть больше й / длина волны на верхней частоте диапазона), чтобы избежать неоднозначности измерений.

Эффективность устройства заключается в повышении чувствительности расширения частотного диапазона, снижении искажений динамики волны (за счет равномерности частотной характеристики) и в уменьшении трудоемкости проведения измерений, так как для проведения измере.ний используются отработанные готовые скважины и не требуется их специального созДания.

Кроме того, в значительной степени снижается искажающее влияние зоны малых скоростей, так как забой скважины, как правило, расположен ниже

lee уровня.