Источник импульсов давления Советский патент 1979 года по МПК G01V1/02 

1

Изобретение относится к устройствам для возбуждения сейсмических колебаний при геофизических исследованиях путем электрического разряда в жидкости в скважинах и в морских акваториях, а также в специальных камерах на дневной поверхности.

Известно, что для калодого геологического разреза имеется оптимальная длина упругой волны, при использовании которой устройство для возбуждения сейсмических колебаний работает с наибольшей эффективностью. В связи с этим перед геофизиками неоднократно ставилась задача управлешгя частотным спектром упругих волн. Эта задача решается получением группы и шyльcoв давления с малой скважностью между импульсами, измеряемой тысячными долями секунды.

Известно устройство l , позволяющее создавать группы импульсов давления с малой скважностью. Оно представляет собой заполненн то диэлрктри-

ческой жидкостью камеру, в которую проходят электроды - разрядники. Каждый разрядник питается от отдельного высоковольтного источйика постоянного напряжения. Имеется блок управления для селективного подсоединения источника питания к соответствующему электроду - разряднику в заданной време - ной последовательности. Время между последовательными разрядами регулирую от 15О до 25ОО МКС. Индивидуально генерируемые импульсы давления суммируются, в результате чего формируется единая лттругая волна.

В качестве источников высоковольт ного постоянного напряжения используются, как правило, емкостные накопители. Например, установка ВУВ-1У 2 имеет емкостный накопитель с рабочим напряжегтем ЗО кВ, энергией 16 к.Цж и весом 150О кг. Установка ВУВ-1У смонтирована на двух автомашинах. Очевидно, что при трех электродах-разрядниках, питающихся от собственных

емкостных накопителей, установка получается исключительно громоздкой.

Основным недостатком описанных источников импульсного давления является малая энергоемкость кондансато ров. Повышению мощности существующих передвижных установок, а еледовательно, и мощности сейсмических ко лебаний путем генерирования групп импульсов давления препятствует orp&i ничение габаритов и веса автономных передвижных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является источник импульсов давления з , со.стошций из ударного генератора, управляемых коммутаторов и электрораа- преобразователя з , имек щий лучшие, чем устройства UJ , 2, весогабаритвые показатели. В источник заударный генератор вьшолнен с основной низковольтной с моткой и вспомогательной высоковольтной обмоткой, вложенной в пазы статора генератора, свободные от основной обмотки, причем основная обмотка через выпрямительный блок и дроссель насыщения, а вспомогательная через воздушный разрядник подключены к электроразрядному преобразователю.

Источник {з работает следующим образом. В момент времени, соответствукноий максимальному напряжению ооновной и вспомогательной обмоток, высоким напряжением пробивается межэлектродный промежуток электроразряд- ного преобразователя и возникает дуга. Дуга запитьтается током основной обмотки генератора. Ток основной обмотки нарастает по синусоидальному зако-. ну. Амплитуда импульса тока

Е tn

I

(I)

tn

д«1

где - сопротивление основной обмОтки ударного генератора в переходном режиме;

Т д - сопротивление дуги меж электродного промежутка эяектроразряд ного преобразователя;

Нд. - амплитуда ЭДС основной Ьбмоисн ударного генератора.

Наибольшая энергия разишается в дуге при согласовании сопротивлений генератора и нагрузки, т.е. этом случае г

I -- -Ьп- (2)

гп

т VFZ

SA

Амплитуда импульса тока при частоте 5О Гц достигается через период времени примерно 4 мс, причем этот момент времени близок к моменту перехода

ЭДС генератора через нуль. Этот факт препятствует созданию группы импульсов с малой скважностью.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования длины

возбуждаемой волны давления путем

посылки группы импульсов тока с малой скважностью (15О-2ООО мкс).

Поставленная цель достигается тем, что параллельно обмотке статора через

управляемый коммутатор подключена низковольтная обмотка трансформатора, причем обмотка статора и высоковольтная обмотка трансформатора подключены параллельно электродам электро-

В разрядного преобразователя.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - графики ЭДС и ударного тока в режиме внезапного короткого замыка-

S ния генератора; на фиг. 3 - график тока в первичной- обмотке трансформатора, на фиг. 4 - график импульсов тока в излучателе упругих волн. (На графиках Wb .. время, алектр. рад.).

Источник импульсов давления (фиг,1) состоит из ударного генератора J., высоковольтного импульсного трансформатора 2, имеюшего низковольлгную 3 и высоковольтную 4 обмотки, коммутаторов 5, 6, электроразр5щного преобразователя 7 и блока управлегош (не показан).

Обмотка статора ударного генератора 1 включена на электроразрядный

преобразователь 7 через коммутатор 6. Низковольтная обмотка 3 трансформатора 2 включена через коммутатор 5 . параллельно обмотке статора ударного генератора 1. Высоковольтная обмотка 4 трансформатора 2 подключена на элестроды электроразрядного преобразова.теля 7 параллельно обмотке статора. Высоковольтный импульсный трансфо5 матор 2 рассчитан на энергию, пере- . даваемую дуге, которая на два порядка ниже энергии, отдаваемой дуге ударным генератором 1.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии коммутатор 5

разомкнут, а коммутатор 6 замкнут. Ударный генератор 1 возбужден до минимальной ЭДС и работает в режиме холостого хода, так как расстояние между электродами электроразрядного преобразователя 7 выбрано таким, что ЭДС генератора недостаточна для пробоя межэлектродного промежутка.

При переходе ЭДС генератора через нуль на положительную полуволну срабатывает коммутатор 5 и замыкает обмотку статора на шзкoвoлшIгyю обмотку 3 трансформатора 2. Сопротив ление гшзковольтной обмотки трансформатора на один - два порядка ниже сопротивления обмотки статора ударного генератора 1. Генератор работает в режиме внезапного короткого замыкая. ния. Кривые ЭДС ударного генератора (кривая 8) и тока внезапного короткого замьжания (кривая 9) представлены на фиг. 2|Так как замыкание коммутатора 5 произведено при то ток внезапного короткого замыкания п л чается максимально возможным за счет апериодической составляющей. Амплитуда тока внезапного короткого замыкания

.()

- коэффициент затухания ток

где К

равный О,9-О,96,

Z, - сопротивление низковольтной обмотки трансформатора ( Z

0,05 г,,д ).

Когда ток в цепи обмотки статора достигнет заданного уровня, например 1/2 I m , производят разрыв цепи обмотка статора-низковольтная обмотка трансформатора коммутаторкзм 5 (фиг. 4). Коэффициент трансформации выбран таким, что вeлJrчинa ЭДС высоковольтной обмотки достаточна для пробоя межэлектродного промежутка электроразрядного преобразователя 7. Возникает дуговой разряд. Сопротивление межэлектродного промежутка ре; ко падает. Ток из цепи обмотка статора-низковольтная обмотка трансформатора- перебрасывается в цепь обмотка статора-электроразрядный преобразователь7

При значениях К л и Z ранее, амплитуда тока нагрузки

I , ;,.М1ш.,С4)

н 2 m

что выше амплитуды тока в устройстве р (см. уравнение (2 на 25%. Длительность импульса тока в электроразрядном преобразователе ig, принимается в псюделах 2ОО«1О с. По истечении этого времени. KastMyxaToo 5 вновь aaNibiKaeT цепь обктотка статора - низковольтная обмотка трансформатора . Генератор 1 оказывается в режиме корот кого замыкания. Цепь электроразрядно- го преобразователя 7 обесточивается коммутатором 6. Через время паузыt, равное 150-2ООО10 с (в зависимости от требуемого числа импульсов тока в

нагрузке), замыкается коммутатор 6 и рабочий цикл повторяется в описанной последовательности. Кривые импулысов тока в цепи обмотки низкого напря- жегшя тршюформатора представлены на

фиг. 3 (кривые Ю); кривые импульсов тока в нагрузке-электроразрядном пре- образователе - на фиг. 2 (кривые 11). Длительность импульсов тока в электроразрядном преобразователе, длитель

ность пауз и число импульсов тЬка задаются оператором и отрабатываются блоком управлетшя. При частоте ЭДС ударного генератора 50 Гц можно получить 8-10 импульсов давления.

Таким образом, изобретение позволяет получить группу импульсов тока с амплитудой,: древьпиаюшей амплитуду тока в устройстве - прототипе. Изменяя . количество импульсов в группе,

можно варьировать как суммарную амплитуду волны давления, так и ее частот.

нь1й спекто.

Формула изобретения Источник иктульсов давлен я, с(сто5иций из ударного генератора, упра&ляемых коммутаторов и электроразрядного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования дл1шы возбуждаемой волны давления, параллельно обмотке статора ударного генератора через управляемый коммутатор подключена обмотка низкого напряжения траноформатора, причем обмотка статора ударного генератора и обмотка высокого напряжения трансформатора подключены параллельно элегтродам электроразрядного преобразователя.

Источники а-гформацки, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3356178, кл. 181-5, 1967.

2.Мазов М. В. и др. Возбуждение упругих волн в грунте с помошью элекгрических разрядов в жидкой среде. Вопросы разведочной геофизики, ч. Недра, 1964, с. 64.

3.Авторское свидетельство

№ 442444, кл. G- О1 V 1/О2, 1972.

Фаг.

/

cvt

О ж/2

ШУ гтг

tn

Фиг.З

II

к

//

-k

tli

cot

о 7112 7Г 312Ж 271 Фиг.1