Трансформатор сил и линейных перемещений источника сейсмических сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01V1/133 

11

00

сх оо ю ел

ю

Изобретение относится к невзрывным наземным и скважинным источникам сейсмических сигналов. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр. Трансформатор сил и линейных перемещений содержит подвижные друг относительно друга корпус 2, выполненный с ограничителем хода поршня, поршень 1 и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру. Часть объема рабочей камеры заполнена жидкостью, а другая его часть в виде полости 6 изменяемого объема, окруженной слоем 7 теплоизоляционного материала, заполнена газом и соединена с устройством регулирования количества газа. В теле корпуса вы полнены дренажные отверстия 11 , которые соединяют рабочую камеру с внешним резервуаром 12, заполненным жидкостью. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (Л

///////////////7//у

/// /// /7/ /// /// ///

V7/////// ////// .1

11

Изобретение относится к источникам возбуждения сейсмических сигна- лон.

-Целью изобретения является повьше ние сейсмической эффективности путем расширения частотного, спектра генерируемого сигнала и увеличение производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр а также повышение КПД.

На фиг.1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - устройство обращенного типа; на фиг.З - скважинный вариант устройст- ва.

Устройство (фиг.о содержит подвижные друг относительно друга поршень- 1, корпус 2 с ограничителем 3 хода поршня 1 и излучающую плиту 4, образующие рабочую камеру 5. Места сопряжения поршня 1 с корпусом 2, а также излучающей плиты 4 с корпусом 2 герметизированы (не показано). Внутри рабочей камеры 5 размещена полость 6 из еняемого объема, выпол

ненная, например, в виде эластичной камеры и занимающая часть объема рабочей камеры 5. Стенки полости 6 покрыты поверхностным слоем 7 теплоизо- ляционного материала и с помощью газопровода 8, содержащего газовый вентиль 9, Соединяются с устройством 10 регулирования количества газа. Конструктивное исполнение полости 6 изменяемого объема может быть различным (например, полость, образованная подвижно сопряженными стаканами, или полость, образованная при сопряжении цилиндра, заглушенного с одного тор

ца, и поршня, и т.п,), при этом она мсжет быть выполнена в теле поршня 1, корпуса 2 или излучающей плиты 4 со стороны рабочей камеры 5. В теле корпуса 2 выполнены дренажные от- вефстия 11, имеющие большое гидродинамическое сопротивление и соединяющие рабочую камеру 5 с внешним резервуаром 12. При подготовке к работе рабочую камеру 5 заполняют жид- костью. По мере заполнения рабочей камеры 5 внешний резервуар 12 также будет заполняться жидкостью, посту- п;шщей в него из рабочей камеры 5 через дренажные отверстия 11. Подача жидкости в рабочую камеру 5 продолжа ется до тех пор, пока поршень 1, удерживаемый весом жидкости внешнего резервуара 2, находящейся выше уров

Q

js

0 25

зо 35

40

45

50

55

ня нижнего торца поршня 1, не займет свое верхнее положение в месте его сопряжения с корпусом 2 и не упрется в ограничитель 3 хода. При этом полость 6 до подачи в нее газа занимает свой минимальный объем. После этого с помощью устройства 10 регулирования количества газа при открытом вентиле 9 заполняют полость 6 необходимым количеством газа. При этом объем полос- ти 6 увеличивается, а избыточный объем жидкости рабочей камеры 5 удаляется за счет ее перетока из рабочей камеры 5 во внешний резервуар 12 через дренажные отверстия 11. При уменьшении объема полости 6 и уменьшения находящегося в ней количества газа недостающий объем жидкости чей камеры 5 добавляется за счет ее перетока из внешнего .резервуара 12 в рабочую камеру 5 через дренажные отверстия 11, После этого вентиль 9 перекрывается,

Устройство работает следующим образом.

При перемещений поршня 1 вниз, приводимого в движение силовым или ударным воздействием любого типа привода, в рабочей камере 5, заполненной жидкостью, созда ется импульс давления. В процессе создания импуль са давления ввиду большого гидродинамического сопротивления дренажных отверстий 11 практически исключается переток жидкости из рабочей камеры 5 во внешний резервуар 12, а следовательно, и влияние дренажных отверстий 11 на динамику работы устройства. Давление в рабочей камере 5 воздействует на излучающую плиту 4 и корпус 2, Излучающая плита 4, взаимодействующая с грунтом, возбуждает в нем сейсмический сигнал, частотный спектр которого зависит от длительности импульса давления, определяемой жесткостью ограниченного рабочей камерой 5 объема жидкости с включенной в нее газовой полостью 6, которая, в свою очередь, зависит от количества газа в полости 6, Таким образом, изменяя количество газа в полости 6 изменяемого объема, можно плавно и в широком диапазоне опера- тивно изменять частотный спектр генерируемых сейсмических сигналов без изменения коэффициента трансформации, которое в ряде случаев ведет к сниже-. нию эффективности работы устройства.

При создании импульса давления в рабочей камере 5 заполненная газом полость 6 сжимается, давление газа может увеличиться в несколько десятков раз, что приводит к значительному нагреву находящегося в ней газа. Так как энергия газа, сжимаемого -за счет энергии движения поршня 1, в.процессе силового воздействия на грунт преобразуется в энергию движения излучающей плиты 4, то для увеличения этой преобразовательной энергии, а следовательно, и для увеличения всего КПД преобразования энергии движе- ния поршня 1 в энергию движения излучающей плиты 4 путем уменьшения тепловых потерь энергии, вызываемых теплообменом нагреваемого газа с внешней средой, полость 6 окружена слоем 7 из теплоизоляционного материала. Давление в рабочей камере 5, воздействуя на корпус 2, пригруженный инертной массой (не показана), перемещает его вверх. По окончании им- пульса давления корпус 2 с инертной массой перемещается вниз и совместно с упругими силами сжатого грунта возвращает поршень 1 в исходное положение. При этом заполненная газом по- лость 6 принимает свой первоначальный объем. Устройство готово для осуществления следующего рабочего цикла

При необходимости увеличения начального давления в жидкости, запол- няющей внешний резервуар 12 и рабочую камеру 5, внешний резервуар 12 должен быть выполнен закрытым и соединен с воздушным рессивером начального давления. Необходимость соеди- нения внешнего резервуара 12 с рессивером вызывается в этом случае тем, чтобы обеспечить неизменность начального давления при изменении количества газа в полости 6.

Дренажные отверстия 11 в теле корпуса 2 при наличии ограничителя 3 хода поршня 1 необходимы, так как если исключается возможность изменения объема жидкости в рабочей камере 5, диапазон изменения количества газа в полости 6, а следовательно, и диапазон регулирования частотного спектра .генерируемого сигнала резко сужаются поскольку объем полости 6 вследствие практической несжимаемости остается постоянным и изменение количества газа в ней будет происходить, только за счет изменения его давления. Кро

0 5 О

О 5

5

ме того, такое изменение давления, являющегося начальным, будет приводить к тону, что начальные условия создания импульса давления будут изменяться при изменении жесткости ограниченного рабочей камерой 5 объема жидкости с включенной в нее газовой полостью 6, а это, в свою очередь, приводит к изменению как эффективности работы привода порщня 1, так и сейсмической эффективности работы всего устройства.

На фиг.2 приведена конструкция трансформатора сил и линейных перемещений обращенного типа. Отличие данной конструкции заключается в том, что корпус жестко соединен с излучающей плитой 4, прилегающей к грунту, дренажные отверстия 11 выполняются в теле корпуса 2 в его верхнем основании, а инертной массой (не показана) в отличие от конструкции, представленной на фиг.1, пригружается не весь корпус 2, а верхнее основание.

Формирование импульса давления в рабочей камере 5 трансформатора на фиг.2 осуществляется при перемещении поршня 1 вверх, при этом генерирование сейсмического сигнала при взаимодействии излучакяцей плиты 4 с грунтом осуществляется за счет силы давления, действующей на корпус.

Устройство может быть применено и в скважинных источниках сейсмических сигналов (фиг.З), воздействующих на забой скважины.

Таким образом, описываемое устройство позволяет осуществлять плавную регулировку частотного спектра генерируемого сигнала в широком диапазоне его изменения без изменения коэффициента трансформации и оперативно производить его настройку на заданный частотный спектр, что обеспечивает возможность работы устрорЧства в оптимальном режиме для каждого конкретного района работ.

Применение теплоизоляционного слоя, окружающего полость, заполненную газом, уменьшает потери энергии, вызываемые теплообменом, и повьшает сейсмическую эффективность устройства за счет увеличения КПД преобразования энергии движения поршня в энергию движения излучающей плиты, воздействующей на грунт.

Кроме этого, сокращение времейи, требуемого для настройки заданного

частотного спектра генерируемого сигнала, повьшает производительность сейсморазведочных работ.

Формула изобретения

JsN.

что, с целью повьппения сейсмической эффективности путем расширения частотного спектра генерируемого сигнала и увеличения производительности путем ускорения перенастройки на другой частотный спектр, заполненная газом полость соединена с устройством дозированной подачи газа, а в теле корпуса выполнены отверстия, соединяющие рабочую камеру с внешним резервуаром, заполненным жидкостью. 2.Трасформатар по п.1, о т л и - ч ающийся .тем, что, с целью повышения КПД, стенки заполненной газом полости покрыты слоем теплоизоляционного материала.

Фиг.З