Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине Советский патент 1981 года по МПК G01V1/14 

1

Изобретение относится к геофизической разведке месторождений, а более конкретно к изучению упругих свойств горных пород в массиве

сейсмическими методами,и может найf

ти применение на предприятиях горной промышленности для оценки напряженного состояния и упругих свойств при каротаже скважин.

Известно устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине, состоящее из возбудителя упругих колебаний и сейемоприемников, закрепленных на одной измерительной штанге.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений из-за влияния механических связей между излучателями и сейсмоприемниками, и из-за погрешности при выведении измерительной системы из равновесия до начала измерений. Соединение сейсмодатчиков с массивом

горных пород при помощи блокировочных домкратов ненадежно.

Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ударного возбуждения упругих волн, которое выполнено в виде механического возбудителя состоящего из метсшлического корпуса, снабженного спиральной пружиной, бойком и удар10ником, смонтированным в форме головки скважинного снаряда. Механический возбудитель опускается в скважину на металлических трубообразных штангах. Ориентировка возбудителя, завод

15 и спуск пружины ударника осуществляется при помощи штоков, проложенных внутри штангП23. .

Недостатком этого устройства также является невысокая точность из20мерений за счет того, что в нем невозможна точная ориентировка приемных сейсмодатчиков относительно источника возбуткдения. Отсутствие синхронизации момента возбуждения и запуска регистрирующей аппаратуры также приводит к снижению достоверности и информативности полученных результатов. Кроме того, сложная конструкция устройства с наличием штоков, проложенных внутри полой штанги, затрудняет работу в подземных горных выработках ограниченных размеров. Цель изобретения - повышение точ ности измерений и их информативности, Указанная цель достигается тем, что устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических- волн в скважине, включающее механический возбудитель, содержащий корпус с расположенными в нем ударником, фиксатором и пружиной, и подсоединенную к корпусу полую штангу, снабжено металлическим конусом в котором выполнено центральное от. верстие для пропуска штанги. В конусе установлены во взаимно перпендикулярных направлениях датчики, регистрирующие продольные и поперечные волны, которые распростраНЯ1ЙТСЯ после удара по стенке скважи ны. Причем ударник снабжен пьезоэлементом, который соединен с регистрирующей аппаратурой. Конус размещен на штаНге, наружная поверхность которой футерована резиной, и установлен в устье скважины. Точность измерений обесп чивается путем надежного контакта конуса с исследуемой горной породой. Жестко закрепленные в теле кону датчики, ориентированные относител но друг друга, обеспечивают постоя ство угла приема волн, а пьезоэлемент, смонтированный в ударнике мех нического возбудителя, обеспечивает синхронный и стабильный запуск реги стрирующей аппаратуры. Резиновая о лочка на штанге исключает возникн вение помех от колебаний при случа ных соприкосновениях ее с конусом. За счет такой взаимосвязи датчиков и механического возбудителя достиг ется компактность всего устройства позволяющего регистрировать как пр дольные, так и поперечные волны в .одной и той же скважине, что повышает информативность измерений. На чертеже изображено устройств общий вид, разрез. 2, 4 Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине содержит механический возбудитель , к корпусу 1 которого подсоединена полая штанга 2 в резиновой оболочке 3. На штанге размещен конус 4 с датчиками 5 и 6, выводы которых подсоединены к регистрирующей аппаратуре 7. В корпусе механического возбудителя, в котором имеется окно 8, расположен ударник 9 с выполненным в нижней части выступом 10. В ударник вмонтирован пьезоэлемент I1 для подачи пЬ кабелю 12 запускающего импульса на регистрирующую аппаратуру 7 в момент возбуждения волн. Ударник 9 посажер на ось 13, установленную в корпусе ударника. На этой же оси установлена рабочая пружина 14. На нижней части корпуса 1 установлен стакан 15 с пружиной сжатия 16,В верхней части корпуса 1 механического возбудителя установлены фиксатор 17 с пружиной сжатия 18, а к фиксатору подсоединен тросик 19. Устройство работает следующим образом.I Для приведения ударника 9 в рабочее положение штангой 2 досылают устройство на забой скважины. Стакан 15, упираясь в забой скважины, сжимает пружину 16, давит на выступы 10 и поворачивает ударник вокРУ °- 3 Головка ударника утапливает фиксатор 17, пружина 8 разжимается, и ударник стопорится фиксатором 1 7. Когда тросиком 19 освобождают фиксатор 17, ударник 9 под действиём пружины 14 через окно 8 в корпусе наносит удар по стенке скважины. Импульс от пьезоэлемента 11 подается по кабелю 12 на регистрирующую аппаратуру 7, фиксирующую момент возбуждения сейсмических волн. Распространяясь по массиву горных пород, волны через тело конуса достигают датчиков 5 и 6, выводы от кото- . рых также подсоединены к регистрирующей аппаратуре 7. По скорости прохождения продольных и поперечных волн в массиве горных пород судят о его физико-механическом состоянии. в предложенном устройстве просто решеназадача одновременного возбуждения и регистрации сейсмических волн в одной и той же скважине. Оно позволяет с минимальными затратами и точно проводить замеры физико-механи ческих свойств массива по всей длине скважины. Формула изобретения 1. Устройство для ударного возбуж дения и регистрации сейсмических вол в скважине, включающее механический возбудитель, содержащий корпус с расположенными в нем ударником, фиксатором и пружиной, и подсоединенную к корпусу полую штангу, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и их информативности, оно снабжено металлическим конусом с центральным отвер2стием. размещенным на штанге в устье скважины, и установленным в кем во взаимно перпендикулярных направлениях датчиками для регистрации продольных и поперечных волн, а ударник снабжен пьезоэлементом, который соединен с регистрирующей аппаратурой. .1. Устройство по п. , о т л и чающееся тем, что наружная поверхность штанги футерована резиной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Заявка Франции 2199595, кл. G 01 V 1/00, опублик. 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 124648, кл. 6 01 V 1/14, опублик. 1959 (прототип).