ПНЕВМОИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Советский патент 1994 года по МПК G01V1/137 

Изобретение относится к сейсмической разведке и может найти применение для излучения сигналов в скважине или несвязанных обводненных грунтах.

Цель изобретения - повышение интенсивности сейсмического сигнала, увеличение КПД и стабильности работы, повышение разрешающей способности.

На фиг.1 показано устройство, общий вид; на фиг.2, 3 и 4 - варианты выполнения обратного клапана в перегородке.

Устройство содержит корпус 1 с присоединенными к нему кожухом 2 и электропневмоклапаном 3. Корпус имеет перегородку 4, выхлопные окна 5, каналы 6 выброса с односторонним клапаном 7. В корпусе 1 размещен запорный узел 8, включающий верхние 9 и нижний 10 поршни, связанные полым штоком 11 с соединительным каналом 12. В корпусе помещен следящий поршень 13. Кожух 2 и корпус 1 образуют камеру 14 сброса с дифференциальным клапаном 15, управляющую камеру 16 с помещенной в нее втулкой 17 с продольными щелями 18. Управляющая камера 16 соединена с расходной емкостью (не показана) сжатого воздуха каналом 19, а с камерой 14 сброса канала 20 запуска, исходно перекрытыми якорем 21 электропневмоклапана 3.

Запорный узел 8 полым штоком 11 и нижним поршнем 10 образует с корпусом 1 и перегородкой 4 кольцевую демпферную камеру 22, соединенную с управляющей камерой 16 перепускным каналом 23 с обратным клапаном 24 (фиг.2).

Обратный клапан 24 может быть выполнен по-другому. Например, с верхним поршнем 9 жестко соединен палец 25 с продольными проточками 26 снаружи и/или каналами внутри (не показаны). Аналогично палец 25 может быть связан с нижним поршнем 10. Кроме того, в частном случае продольные проточки 27 могут быть выполнены в штоке 11 (фиг.4). Демпферная камера 22 через каналы 6 выброса и обратный клапан 7 сообщена с окружающей средой. В нижней части корпуса находится рабочая камера 28, разделенная следящим поршнем 13 на объем 29 выброса и подпорный объем 30, заполненный упругим материалом, например силиконовой жидкостью.

Пневмоисточник работает следующим образом.

По каналу 19 от расходной емкости сжатый воздух подает в управляющую камеру 16. Действуя на запорный узел 8, воздух перемещает его вниз до установки в исходное положение. При этом нижний торец верхнего поршня 9 изолируется от управляющей камеры 16. В рабочую камеру 28 сжатый воздух поступает по соединительному каналу 12 и, действуя на следующий поршень 13, сжимает упругий материал (жидкость) в подпорном объеме 30. При этом объем 29 выброса увеличивается. После выравнивания давлений в камерах 16 и 28 источник готов к работе.

С пульта управления, расположенного на борту судна (или на транспортном средстве в случае скважинного пневмоисточника) на электропневмоклапан 3 подают командный импульс тока заданной длительности, приводящий в действие якорь 21. Смещение якоря 21 ведет к соединению управляющей камеры 16 с камерой 14 сброса на строго определенный промежуток времени, за который происходит переброс порции сжатого воздуха по каналам 20 запуска в камеру 14 сброса. Давление воздуха над верхним поршнем 9 падает, нарушается баланс сил, удерживающих запорный узел 8 в исходном положении. Он начинает движение вверх. Сжатый воздух, попадающий под торец верхнего поршня 9, дополнительно способствует ускорению запорного узла 8. В процессе перемещения его вверх воздух в управляющей камере 16 обтекает верхний поршень 9 по продольным щелям 18 во втулке 17. Нижний поршень 10 перекрывает каналы 6 выброса и открывает окна 5. Воздух из объема 29 выброса выталкивается следящим поршнем 13 в окружающую среду с излучением сейсмического сигнала. Падение давления в объеме выброса замедляется вследствие расширения упругого материала в подпорном объеме 30. Дальнейшее перемещение запорного узла 8 сопровождается нарастанием сил торможения.

Во-первых, верхний поршень 9, пройдя вдоль щелей 18, начинает сжимать воздух в верхней части управляющей камеры 16. В этот же момент приводится в действие обратный клапан 24 (фиг.2) в перегородке 4 нижним поршнем 10. (В других случаях продольные проточки 26 на пальце 25 (фиг.3), или 27 (фиг.4) на штоке 11 соединяют управляющую 16 и демпферную 22 камеры). Сжатый воздух, попадая по перепускному каналу 23 (проточкам 26 или 27) из управляющей 16 в демпферную 22 камеру, увеличивает силу, действующую вниз на нижний поршень 10. С другой стороны, уменьшается сила, действующая на верхний поршень 9 снизу. Запорный узел 8 резко отбрасывается назад в исходное положение, демпфируется воздухом нижней части управляющей камеры 16. При этом открываются каналы 6 выброса, давление в демпферной камере 22 падает, и запорный орган вновь отбрасывается вверх остаточным давлением в объеме выброса 29 и давлением воздуха под верхним поршнем 9. Нарастающее давление воздуха, поступающего в управляющую камеру 16 по каналу 19, приводит к постановке запорного органа в исходное положение, и герметизации камер 16, 22, 28.

В процессе работы пневмоисточника, сжатый воздух из объема 29 выброса выталкивается через выхлопные окна 5 в окружающую среду. Это ведет к излучению сейсмического сигнала расширяющимся газовым пузырем. В то же время через дифференциальный клапан 15 из камеры 14 сброса, через односторонний клапан 7 из демпферной камеры 22 и из объема 29 выброса при многократных колебательных перемещениях запорного узла 8 осуществляется подача сжатого воздуха, снижающая пульсации расширяющегося газового пузыря.

Введение дополнительного кожуха 2, образующего камеру сброса 14, позволяет при включении электропневмоклапана 3 на строго контролируемый промежуток времени перебрасывать из управляющей камеры 16 заданную часть сжатого воздуха в камеру сброса 14, а из последней в окружающую среду через дифференциальный клапан 15, поддерживающий в камере сброса давление, превышающее давление снаружи на 0,1-0,3 МПа. Этим достигается повышение стабильности момента начала перемещения запорного узла 8.

Введение обратного клапана 24 в перегородке 4 существенно изменяет динамику работы всего пневмоисточника. Длина штока клапана, проходящего через исходно перекрытый канал 23 в перегородке 4 подбирается следующим образом. После срабатывания верхний поршень 9 запорного узла 8 проходит мимо обводных каналов 27 или продольных щелей 26 во втулке, размещенной в управляющей камере 16, и начинает сжимать воздух в ее верхней части, т.е. разделяет управляющую камеру на верхнюю и нижнюю части. В этот момент нижний поршень 10 верхним торцом толкает шток обратного клапана 24 и соединяет нижнюю часть управляющей камеры 16 и демпферную камеру 22. Сжатый воздух, действующий на возросшую площадь нижнего поршня 10, резко толкает его вниз. При этом падение давления воздуха за счет распределения между управляющей 16 и демпферной 22 камерами не столь значительно, как увеличение площади поверхностей запорного узла, способствующих ускоренному возврату его в исходное положение.

Сообщение демпферной камеры 22 с окружающей средой через односторонний клапан 7 позволяет быстро выпустить из нее сжатый воздух в расширяющийся газовый пузырь уменьшая его пульсации. Местоположение канала выпуска выбирают так, чтобы при исходном положении запорного узла 8 канал 6 выпуска открыт в окружающую среду через односторонний клапан 7. После срабатывания устье канала перекрывается нижним поршнем 10 запорного узла 8. Связь между демпферной камерой 22 и окружающей средой может быть реализована по ходовой посадке нижнего поршня запорного узла. Однако при этом затруднительно обеспечить высокие расходы сжатого воздуха из демпферной камеры, так как при значительном зазоре окружающая источник жидкость попадает в демпферную камеру 22 и приведет к разрушению источника. Периодическая связь управляющей и демпферной камер, кроме всего, исключает возможность проникания жидкости в демпферную камеру 22, чем повышает надежность источника.

Подача сжатого воздуха в расширяющийся газовый пузырь для снижения пульсаций производится не только через односторонний клапан 7 из демпферной камеры 22, но и из камеры 14 сброса, причем несинхронно. Более того, постановка запорного узла 8 после срабатывания источника в исходное положение производится не с ходу, а после нескольких колебаний узла с поочередным выбрасыванием порций сжатого воздуха из демпферной камеры и рабочей камеры. Многократная подача сжатого воздуха порциями в расширяющийся газовый пузырь позволяет уменьшить интенсивность пульсаций.

Размещение сжатой жидкости в подпорном объеме 30 замедляет падение давления сжатого воздуха в объеме 29 выброса, т.е. обеспечивает повышенный его расход в первоначальный период после вскрытия окон. Вследствие высокого расхода сжатого воздуха в течение самого начального периода его истечения обеспечивается максимальная интенсивность первичного сигнала.

Изобретение относится к сейсмической развертке и может найти применение для излучения сигналов в скважине или несвязных обводненных грунтах. Цель изобретения - повышение интенсивности сейсмического сигнала, увеличение КПД и стабильности работы, повышение разрешающей способности. Пневмоисточник содержит корпус 1 с кожухом 2, электропневмоклапан 3. Запорный узел 8 проведен через перегородку 4. Нижний поршень 10 перекрывает окна 5 в корпусе 1. Рабочая камера разделена следящим поршнем 13 на подпорный объем 30, заполненный упругим материалом, и объем 29 выброса. Демпферная камера 16 имеет связь с камерой 14 сброса через электропневмоклапан 3, а также с демпферной камерой 22 через перепускной канал 23 с обратным клапаном 24. При выбросе сжатого воздуха из объема 29 упругий материал в объеме 30 совершает работу по расширению, увеличивая интенсивность сейсмического импульса. Нижний поршень 10 обеспечивает открытие обратного клапана 24, сообщение управляющей и демпферной камер 16 и 22, что создает условия для быстрого возврата запорного узла 8 в исходное положение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ПНЕВМОИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, включающий электропневмоклапан, корпус с выхлопными окнами, разделенный внутренней перегородкой с отверстием, и размещенный в корпусе запорный узел, состоящий из верхнего и нижнего поршней, закрепленных по концам полого штока, пропущенного в отверстие перегородки, образующих заполненные воздухом демпферную, управляющую камеры и рабочую камеру, разделенную следящим поршнем на объем выброса и подпорный объем, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности сейсмического сигнала, увеличения КПД и стабильности работы, повышения разрешающей способности, корпус снабжен кожухом, образующим с корпусом камеру сброса, соединенную с окружающей средой через дифференциальный клапан и сообщенную с управляющей камерой каналом, перекрытым электропневмоклапаном, в перегородке выполнен сообщающий управляющую и демпферную камеры перепускной канал, перекрытый обратным клапаном, установленным с возможностью взаимодействия с запорным узлом, перекрывающий выхлопные окна нижний поршень, выполненный с возможностью перекрытия канала в корпусе, сообщающего демпферную камеру с окружающей средой, и снабженного односторонним клапаном. 2. Пневмоисточник по п. 1, отличающийся тем, что подпорный объем заполнен сжимаемой жидкостью.