Источник упругих колебаний для вибросейсмической разведки Советский патент 1974 года по МПК G01V1/14 

Изобретение относится к аппаратуре, используемой при геофизической разведке.

В известных устройствах для возбуждения сейсмических колебаний используются механические вибровозбудители с эксцентрично вращающимися массами, создающие направленные колебания с плавно изменяющейся частотой.

Длительность сеанса частотного виброзондирования достигает 10-15 сек, в течение которых частота вибратора изменяется путем управления скоростью вращения приводного двигателя, и вибрационная сила, регулируемая изменением эксцентриситета или массы дебалансов вибровозбудителя, должна поддерживаться приблизительно постоянной.

Чтобы получить сейсмический материал, достоверно освещающий геологический разрез, мощность вибратора должна быть весьма значительной, и энергия, передаваемая геологической среде за время работы, сравнимой с энергией взрывных способов разведки. Повышение мощности в известных типах вибраторов достигается ростом мощности и, следовательно, веса приводного двигателя и ограничено пределами, связанными с требованием транспортабельности в условиях полевой эксплуатации.

Регулирование скорости вращения, осуществляемое, например, посредством двигателей

постоянного тока или синхронных двигателей с переменной частотой, связано с управлением большими мощностями и требует электрических источников значительной мощности.

Однако известные источники упругих колебаний имеют недостаточный диапазон регулирования силы воздействия на среду и имеют биения. Целью изобретения является расширение

диапазона регулирования силы воздействия на среду и устранение биений.

Для этого роторы снабжены наклонными пазами с расположенными в них с возможностью перемещения посредством, например,

винтовой передачи ползунами на полувалах. На чертеже приведена схема конструкции источника упругих колебаний.

Источник упругих колебаний для вибросейсмической разведки содержит опоры 1, 2, закрепленные на платформе, подшипники скольжения 3, в которых при помощи полувалов 4, 5, допускающих возможность аксиального перемещения, установлены массивные роторы 6, 7 с параллельными осями вращения. В ротоpax 6, 7 выполнены прямоугольные наклонные пазы, в которые входят ползуны 8 полувалов 4, 5.

С целью получения дебаланса смещение центров тяжести роторов 6, 7 относительно

осей вращения достигается одновременным

перемещением ползунов в роторах. Для этого полувалы 4, о имеют буртики Ь, упирающиеся в спаренные фланцы lU н крышки 11. Перемещение осуществляется посредством винтовой передачи, вк/иичающей ходовой винт 12 с двумя участками правой 13 и левой 14 резьбь( одинакового щага и упорной щайбы 15.

С одной стороны выходные концы 16 и 17 полувалов 4, 5 сочленяются с приводным двигателем, обеспечивающим их встречное синхронное вращение посредством, например, зубчатой передачи.

Основная идея предложенной конструкции источника заключается в возможности накопления (аккумулирования) кинетической энергии в предварительно сбалансированных массивных роторах вибровозбудителя и последующем преобразовании запасенной энергии в вибрационные колебания. Поскольку длительность зарядки не ограничена технологическими условиями сейсморазведки и может составить несколько минут, то разгонный (нриводной) двигатель сообщает роторам-накопителям за это время весьма значительную энергию при небольщой мощности. Сбалансированные роторы не создают вибраций, и энергия вращения, запасенная в них, сохраняется.

В последующий непродолжительный отрезок времени активной работы роторы разбалансируют, в результате чего вибратор начинает возбуладать вибрационные колебания. В отличие от известных вибраторов, создающих колебания сначала низкой частоты и затем по мере новышепия скорости приводного двигателя нарастающей, предложенный источник в начале сеанса имеет максимальную частоту вибраций, постепенно уменьшающуюся в процессе работы. Такое изменение зондирующего импульса оказывается вполне возможным и не требует изменения регистрирующей и отрабатывающей аппаратуры, иснользуемой обычно в вибросейсмической разведке.

Источник упругих колебаний работает следующим образом.

В исходном состоянии ползуны 8 посредством вращення ходового винта 12 устанавливают роторы в сбалансированное полон ение, при котором центры тяжести роторов совпадают с осями вращения. Приводным двигателем роторы б, 7 раскручиваются до максимальной скорости, затем двигатель может быть отключен, поскольку в дальнейшем для возбуждения сейсмических вибраций используется в основном энергия, запасенная в роторах за время разгона. Встречное синхронное вращение роторов осуществляется, например, через одинаковые зубчатые шестерни, насаженные на выходные концы 16, 17 полувалов 4, 5.

Неуравповешенные центробежные силы, являющиеся причиной вибраций, возникают при смещении центров тял :ести роторов относительно осей вращения. Направленное действие силы вибратора обеснечивается синхронным вращением роторов и одинаковой фазировкой дебалансов, достигаемой одновременным и равным смещением центров тяжести обоих роторов 6, 7. В предложенном варианте конструкции роторы Ь, 7 одновременно смещаются параллельно осям вращения полувалов 4, 5 путем встречного движения ползунов 8 в наклонных назах. Эксцентричное вращение масс роторов создает направленные вибрации, которые через подщипники 3 опор 1, 2 передаются излучателю и связанным с ним массам грунта, возбуждая сейсмические волны.

Амплитуда силы инерционного вибратора зависит от масс, скорости вращения и эксцентриситета роторов Ь, 7 и в течение приблизительно 10-15-секундного сеанса активной работы на излучатель регулируется по определенной программе. Регулирование осуществляется вращением ходового винта 12, который, сближая снаренные фланцы 10 с крышками И, двигает через буртики 9 вращающиеся полувалы 4, 5 и ползуны 8 во внутренних пазах ротора 6 или 7, при этом центры масс роторов 6, 7 смещаются относительно осей

вращения и этот эксцентриситет будет определять силу и мощность вибраций. Источником вибрационных сил является внутренняя энергия вибровозбудителя, предварительно накопленная в кинетической форме. Энергия, запасенная в роторах, используется на вибрационное неремещение масс вибратора, излучателя и деформацию связанных масс грунта и компенсацию потерь в самом вибраторе. Энергия роторов постепенно расходуется, скорость вращения их уменьщается, снижается и частота вибраций.

После нрохождення минимальной частоты вибраций роторы 6, 7 посредством устройства, управляющего вращением ходового винта 12,

возвращаются в сбалансированное состояние, и источник оказывается подготовленным к последующему циклу работы.

Предмет изобретения

Источник упругих колебаний для вибросейсмической разведки, содержащий вибровозбудитель с дебалапсами, выполненными в виде роторов, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования силы

воздействия на среду и устранения биений, роторы снабжены наклонными пазами с располол енными в них с возможностью перемещения посредством, например, винтовой передачи ползунами на полувалах.

7/- :

Ю

/7