Подвижное устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн Советский патент 1982 года по МПК G01V1/53 

Изобретение относится к смонтированным на транспортных средствахисточникам сейсмических сигналов, возбуждающим поперечные сейсмические волны в грунте, и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ на нефть и газ.

Известно устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, в котором возбуждение волн происходит при помощи внедренных в грунт передающих элементов, выполненных в виде Пластин, на которые действует генерируемая устройством переменная горизонтальная сила. Это устройство смонтировано на транспортном средстве и снабжено гидравлическим приводом и возбудителем вибраций, содержащим инерционную и активную массы, последняясоединена с передающими силовое воздействие в грунт пластинами 1J .

Рабочий цикл устройства включает подготовительный этап, заключающийся, во внедрении передающих элементов в грунт, в течение которого не происходит возбуждение сейсмической волны, что снижает производительность устройства. Эффективность возбуждения поперечных волн невысока также

из-за деформации и разбивания грунта передающими элементами, вследствие чего теряется контакт передающих элементов с грунтом и не возбуждаются сейсмические волны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является подвижное устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, содер10жащее блок управления, транспортное средство, блок связи с грунтом,включающий образующие клинья пластины и плиту, жестко связанную с генератором переменной горизонтальной

15 силы Г21,

Возбуждение сейсмических волн в этом устройстве происходит в процессе внедрения передающих элементов (клиньев) в грунт под действием вер20тикальной и изменяющейся во времени горизонтальной сил. Угол при вершине клиньев выбирается, исходя из условия недопустимости полного погружения клиньев в грунт; под действием

25 вертикальной и горизонтальной сил клинья несколько заглубляются в грунт и по мере разбивания грунта клинья и все устройство опускаются вниз и выбирают возникающий люфт. Однако

30 на мягких грунтах клинья вскоре утопают в грунт полностью, устройство ложится на грунт опорной плитой, возникает люфт между пластинами и грунтом, и снижается сейсмическая эффективность. На твердых грунтах клинья уходят в грунт незначительно при этом эффективность устройства также мала, так как из-за малой площади контакта клиньев с грунтсял работа происходит в условиях пласти ческой деформации грунта. Чтобы не допустить полного погружения клиньев их приходится выполнять с большим углом при вершине,что ведет к росту нежелательной продольной составляющей волны и снижению с1мплитуды попе речной волны. Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства за счет улучшения его связи с грунтом. Поставленная цель достигается тем, что в подвижном устройстве для создания поперечных сейсмических волн,.содержащем блок управления, транспортное средство, блок связи с грунтом, включающий образующие клинь пластины и плиту, жестко связанную генератором переменной горизонтальной силы, блок связи с грунтом снаб жен закрепленной на плите промежуточ ной опорой и механизмом прижима пластин, причем пластины установлены на промежуточной опоре с возможностью взаимного перемещения и попар но связаны между собой механизмом прижима. Кроме того, пластины соединены шарнирно; пластины выполнены упруго эластичными; механизм прижима выпол нен в виде гидравлического привода; механизм прижима выполнен в виде упругоэластичного элемента. Устройство может быть снабжено датчиком заглубления клиньев, связанным через блок управления с меха низмом прижима пластин к грунту.Это позволяет улучшить контакт передающих силовое воздействие пластин с грунтом, обеспечить их постоянное поджатие к грунту различной твердос ти, чем обеспечивается повышение сейсмической эффективности устройст ва. На чертеже представлено предлага мое устройство. Устройство содержит генератор переменной горизонтальной силы,вклю чающий в себя инерционную массу гидроцилиндр 1 и активную массу, состоящую из жестко соединенных дву штокового поршня 2 и плиты 3. На, плите 3 смонтирован несущий кронштейн 4, на котором закреплены шарнир 5, а на направляющей 6 - механизм прижима, содержащий гидроцилиндр 7 и штоковый поршень 8, которые связа ны шарнирами 9 и 10 с передающими элементами - пластинами 11 и 12. Пластины 11 и 12 через шарнир 5 связаны с кронштейном 4. На опорной плите 3 установлен также датчик 13 заглубления, включающий в себя стержень 14, подвижный упор 15,пружину 16 и контакты 17 и 18. На плите 3 и гидроцилиндре 1 установлены вибродатчики 19 и 20. Устройство работает следующим образом. По сигналу блока управления (не показан) в гидроцилиндр 1 поступает рабочая жидкость, которая приводит гидроцилиндр 1 в колебательное движение. Возникающие при этом реактивные силы вызывают колебания активной массы - двухштокового поршня 2 и плиты 3. Источник вертикальной силы, в качестве которого используется масса всего устройства, заглубляет пластины 11 и 12 в грунт. Колебания плиты 3 передаются кронштейну 4, пластинам 11 и 12 и через последние - в грунт возбуждая сейсмические волны. При этом в гидроцилиндр 7 не производится подкачка (или расход) рабочей жидкости. Пластины 11 и 12, кронштейн .4, направляющая 6, гидроцилиндр 7 и штоковый поршень 8 образуют жесткую конструкцию, так как рабочая жидкость в гидроцилиндре 7 практически несжимаема. Предлагаемое устройство может работать в различных режимах. В первом режиме при появлении сигналов с датчиков 19 и 20, свидетельствующих о появлении люфта между пластинами 11 и 12 и грунтом, в гидроцилиндр 7 подается рабочая жидкость, вследствие чего пластины 11 и 12 расходятся и выбирают возникший люфт. Существует четкая корреляция между появлением люфтов и изменением сигналов вибродатчиков, установленных на виброплатформе и инерционной массе. Когда при колебаниях инерционной массы скорость изменяется по синусоидальному закону, то с возникновением люфта закон изменения скорЬсти становится близким к прямоугольному. При устранении люфтов колебания вновь приобретают синусоидальный характер. Изменяется и амплитуда колебаний. Регулировка подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр 7 осуществляется на основании визуального наблюдения осциллограмм, снимаемых с датчиков 19 и 20, так же как и подача сигналов с датчиков 19 и 20 на блок управления (не показан) , усиление и преобразование этих сигналов в расход рабочей жидкости, подаваемой в гидроцилиндр 7. При увеличении объема рабочей жидкости в гидроцилиндре 7 штоковый поршень 8 и гидроцилиндр 7 раздвигают пластины 11 и 12, гидроцилиндр 7 опускается вместе с направляющей

6, перемещающейся в кронштейне 4. После завершения сеанса развертки (возбуждения сейсмических волн) на одной физической точке в гидроцилиндре 7 устанавливают первоначальн объем жидкости.

Во втором режиме на участках с примерно равными характеристиками грунта практически подбирают путем регулирования объема рабочей жидкости в гидроцилиндре 7 оптимальный угол между пластинами 11 и 12 и зат его не изменяют до переезда на участки с другими физико-механическими свойствами грунта.

В третьем режиме, если необходим не допустить полного погружения платин в грунт, то на плите устанавливается датчик 13 заглубления. Под действием вертикальной и горизонтальной сил пластины 11 и 12 погружаются в грунт. При достижении ими определенной глубины подвижный упор 15 датчика 13 касается поверхности грунта, смещается вверх; замыкаются контакты 17 и 18 и подается сигнал на увеличение объема рабочей жи кости в гидроцилиндре 7, при этом раствор пластин 11 и 12 (угол при вершине клина) увеличивается и их заглубление прекращается.

Предлагаемое устройство может быть использовано для выборки люфта при работе с передающими элементами выполненными в виде буров или пластин, если пластины 11 и 12 выполнит гибкими (упругоэластичными). Для этого между пластинами 11 и 12 создают замкнутый объем, подача рабоче жидкости в которой будет изменять прогиб пластин 11 и 12 и тем самьм выбирать люфт между ними и грунтом.

При использовании механической схемы управления пластинами вместо гидроцилиндра 7 устанавливается, например, пружина сжатия с механизмом регулирования. Если гидроцилиидр 7 и штоковый поршень 8 установить выше передающих пластин 11 и 12 (или опорной плиты .3) , то станет возможно производить ими регулировку нескольких пар передающих элементов.

Предлагаемое устройство обеспечивает надежный контакт передающих элементов с грунтом, а следовательно, и высокую эффективность сейсморазведочных работ.

Формула изобретения

1.Подвижное устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, содержащее блок управления, транспортное средство, блок связи с грунтом, включающий образующие клинья пластины и , жестко связанную с генератором переменной горизонтальной силы, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его в работе за счет улучшения связи с грунтом, блок связи с грунтом снабжен закрепленной на плите промежуточной опорой и механизмом прижима пластин, причем пластины установлены на промежуточно опоре с возможностью взаимного перемещения и попарно связаны между собой механизмом прижима.

2.Устройство по п. 1, Ь т л ичающееся тем, что пластины соединены шарнирно

3.Устройство по пп. 1 .и 2, о тличаюцееся тем, что пластины выполнены упругоэластичньми.

4.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что механи прижима выполнен в виде гидравлического привода.

5.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что механизм прижима выполнен в виде упругоэластичного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I.патент США 3106982,кл.181-05, опублик. 1963.

2.Патент СЬА 3159233,кл.181-05, опублик. 1964 (прототип).

W////7777: 7////A

/

15

П