Скважинный источник вибрационных колебаний Советский патент 1992 года по МПК G01V1/53 

Изобретение относится к устройствам для вибросейсмических исследований в скважинах.

Известен скважинный источник, содержащий электромагнитный силовозбудитель, встроенный в корпус и упорные башмаки, которые через рычажные звенья передают колебания от силовозбудителя на стенки скважины.

Источник описан как ударный, если питать его импульсным напряжением, а при подаче постоянного и частотно-модулированного напряжения излучающие башмаки поджаты силовозбудителем к стенкам скважины постоянным усилием, на фоне которого возбуждаются свип-колебания. Однако в импульсном и вибрационном режимах передающие усилие рычажные звенья с неизбежными люфтами в шарнирах демпфируют и искажают спектр излучения в особенности на высоких частотах.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинный сейсмический вибратор, предназначенный для излучения сейсмических волн из грунтовых скважин и состоящий из центробежного вибродвигателя, размещенного в корпусной трубе, на которой выполнены накладки,формирующие коническую ребристую поверхность для сопряжения со стенками скважины.

Электропитание к вибродвигателю подается через герметизированный кабельный электроввод. Поскольку грунты допускают ограниченные давления, то практически вся боковая поверхность источника

(Л

С

vi ю

00 00

используется для передачи вибрационных усилий на стенки скважины.

Кроме того, излучающие поверхности источника поджаты к грунту довольно большим постоянным расклинивающим усилием, которое возникает за счет веса источника при малом угле конусности. Вследствие пластических деформаций в грунте источник постепенно осаживается по стволу направляющей скважины, но, расклиниваясь, сохраняет плотный контакт со стенками и передает в окружающую среду без искажений все частотные составляющие колебаний.

Недостаток такого конструктивного решения с естественным распором в том, что его затруднительно использовать в скважинах с прочными малодеформируемыми породами и в обсаженных скважинах. Невозможность управления прижимным устройством виброисточника ограничивает его область применения.

Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности источника за счет улучшения условий передачи колебаний от корпуса вибродвигателя к стенкам скважины.

Указанная цель достигается сочетанием новых элементов прижимного устройства и возбудителя колебаний. Источник выполнен в виде установленного на внешней поверхности корпуса цангового прижима с конусными направляющими, привод ходового винта которого подсоединен через редуктор и центробежную расцепляющую муфту к валу дебалансного вибродвигателя.

На чертеже показан скважинный источник вибрационных колебаний, общий вид.

В корпусе источника на валу двигателя 1 размещены дебалансный вибровозбудитель 2 и центробежная расцепляющая муфта, ведущий конус 3 которой, установленный на шлицах с возможностью осевого перемещения, поджат пружиной 4 к ведомому конусу 5. Шарнирно скрепленные рычаги 6 и 7 сочленяют вал с ведущим конусом сцепления. Ведомый вал является входом редуктора 8, предназначенного для усиления крутящего момента на ходовом винте 9. Ходовой винт служит для перемещения вдоль оси гайки 10, скрепленной с клиньями 11 цангового зажима, которые скользят вдоль наклонных направляющих 12 и прижимают источник к стенкам скважины. Корпус аварийного расклинивания может быть выдвинут из-под клиньев. цангового зажима и снаряд освобожден в скважине, если тянуть за трос 13 с гарантированным натягом.

Источник работает следующим образом.

Скважинный источник опускается в скважину на каротажном кабеле и при останов- ках на заданных интервалах глубин прижимается к стенкам скважин и излучает в околоскважинное пространство частотно-модулированные колебания, которые принимаются поверхностными или скважинными

0 приемными устройствами. При остановке на заданной глубине частотно-управляемый электродвигатель 1 получает питание от преобразователя частоты через каротажный кабель 13 и вращает дебалансный виб5 ровозбудитель 2 и находящийся на одном валу ведущий конус 3 муфты сцепления, поджатый пружиной 4 на ведомый конус 5. Операция прижима выполняется на частоте вращения, задаваемой управляемым преоб0 разователем частоты на уровне 1/4-1/5 от максимальной. Вращение от ведомого конуса 5 фрикционной муфты через редуктор 8 передается на ходовой винт 9, который перемещает гайку 10 с клиновыми лепестками

5 11 цангового зажима вверх. Лепестки 11, скользя по конусным направляющим 12, отгибаются и заклинивают, прижимают корпус источника к стенкам скважины (как показано слева пунктиром). В конце опера0 ции прижима нагрузка возрастает и фрикци- онная муфта начинает пробуксовывать. Затем осуществляется сеанс вибрационного зондирования, при котором частота вращения двигателя и вибровозбудителя

5 возрастает в течение нескольких секунд или десятков секунд. Двигатель питается через каротажный кабель от электрического преобразователя частоты управляемого программным сигналом с линейной разверткой

0 частоты. При возрастании частоты центробежные силы, действующие на рычаги 6 и 7, выводят ведущую муфту из зацепления, сжимая пружину 4. Привод на прижимное устройство разъединяется и во время сеан5 са зондирования энергия двигателя 1 расходуется только вибровозбудителем 2. Вибровозбудитель генерирует круговое поле поперечных волн (суперпозицию SH- и SV-волн, сдвинутых во времени на четверть периода).

0 По достижении максимальной частоты двигатель через преобразователь частоты останавливают и реверсируют на малую 1/4-1/5 скорость вращения. При этом центробежная фрикционная муфта 3 и 4 вновь

5 включена, поэтому при обратном вращении ходового винта 9 лепестки 11 клинового зажима освобождают корпус снаряда.Далее с помощью каротажной лебедки снаряд опускают на кабеле на следующий интервал

глубины и повторяют операции прижима, частотного зондирования и отжима на реверсе двигателя. Управление работой двигателя производится с поверхности через каротажный кабель от электрического преобразователя частоты, регулируемого за- датчиком программы.

Формула изобретения Скважинный источник вибрационных колебаний, содержащий дебалансный вибродвигатель, размещенный в корпусе, кабельный электроввод и устройство прижима

0

к стенкам скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения сейсмической эффективности источника за счет улучшения условий передачи колебаний от вибродвигателя к стенкам скважины, прижимное устройство выполнено в виде установленного на внешней поверхности корпуса цангового прижима с конусными направляющими, привод ходового винта которого подсоединен через редуктор и центробежную расцепляющую муфту к валу дебаланс- ного вибродвигателя.

Изобретение относится к сейсмической разведке и предназначено для вибросейсмических исследований в скважинах. Цель изобретения - повышение сейсмической эффективности источника за счет улучшения условий передачи колебаний от вибродвигателя к стенкам скважины. Для этого устройство прижима к стенкам скважины выполнено в виде установленного на внешней поверхности корпуса цангового прижима. Привод ходового винта устройства прижима подсоединен через редуктор и центробежную муфту к валу дебалансного вибродвигателя. 1 ил.