L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий

АВТОНОМНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ


НазваниеАВТОНОМНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ
Разработчик (Авторы)Крауиньш П.Я., Смайлов С.А., Иоппа А.В., Гаврилин А.Н.
Вид объекта патентного праваИзобретение
Регистрационный номер 2137156
Дата регистрации01.07.1997
ПравообладательТомский политехнический университет

Описание изобретения

Использование: возбуждение импульсов в жидкой среде в геофизике для разведки и доразведки полезных ископаемых. Цель: уменьшение затрат времени на выработку одинаковых импульсов в жидкой среде и регулирование мощности импульса. Сущность: устройство содержит гидравлическую камеру, выполненную в виде упругой оболочки, и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, который снабжен фиксирующим устройством. Фиксирующее устройство поршня выполнено в виде упругой цанги, опирающейся лепестками на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической. Источник позволяет уменьшить время на выработку следующего импульса в жидкой среде, например в жидконаполненной скважине, за счет того, что нет необходимости выводить источник на поверхность и производить зарядку. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для возбуждения импульсов в жидкой среде и может быть использовано в прикладной геофизике для разведки и доразведки полезных ископаемых.

Известно устройство для генерации акустического сигнала [1], которое содержит удлиненный цилиндрический корпус, имеющий поперечно расположенные отверстия для выброса воды.

В корпусе перемещается поршень и нажимное поршневое кольцо, являющееся фиксирующим устройством образуя с одной стороны пневматическую камеру, являющуюся пневматической пружиной, а с другой стороны жидкостную камеру. В начальном положении поршень и поршневое кольцо перемещены в сторону торца пневматической пружины, где он фиксируется с возможностью освобождения специальным пневматическим устройством. В пневматической пружине при этом будет давление Pн, соответствующее сжатию газа. При опускании источника в жидкую среду на глубину имеющую давление меньше Pн и срабатывании специального пневматического устройства поршень и поршневое кольцо перемещаются относительно корпуса и выбрасывают воду через отверстие в корпусе в окружающую среду, тем самым вырабатывается импульсный сигнал.

Основной недостаток источника в больших затратах времени на подготовку и выработку следующего импульса, связанного с подъемом поршня и поршневого кольца в исходное фиксированное положение.

Наиболее близким техническим решением является пневматическая пушка с поршнем, который совершает возвратнопоступательное движение в корпусе и резко выпускает сжатый газ, в результате чего вырабатывается кратковременный импульс [2]. Поршень разделяет корпус на пусковую и возвратную камеры и фиксируется в начальном положении пусковым сальником. Газ выходит из пусковой камеры при перемещении поршня в возвратную камеру. При этом открывается разрядное окно, закрытое в начальный момент поршнем.

Недостатком устройства являются большие затраты времени, необходимые на регулировку формы и мощности импульсов.

Задача изобретения - уменьшение затрат времени на выработку одинаковых импульсов в жидкой среде и регулирования мощности импульса.

Поставленная задача достигается тем, что в автономном импульсном источнике сейсмических сигналов, содержащем гидравлическую камеру, выполненную в виде упругой оболочки, и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, снабженным фиксирующим устройством, фиксирующее устройство поршня выполнено в виде цанги, опирающейся в исходном положении на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической.

На фиг. 1 представлен предлагаемый автономный импульсный источник, на фиг. 2 - разрез по А-А жидкостной камеры, а на фиг. 3 - устройство фиксации.

Автономный импульсный источник содержит жидкостную камеру 1 и газовую камеру 2, являющуюся пневматической пружиной, расположенной в корпусе 3. Жидкостная камера 1 разделена с окружающей средой оболочкой 4, а с пневматической пружиной поршнем 5 с закрепленной на нем лепестковой цангой 6.

Лепестковая цанга 6 укреплена на поршне гайкой 7, а лепестки в исходный момент зафиксированы на запорном кольце 8.

В жидкостной камере 1 установлен датчик 9, а пневматическая пружина имеет зарядное устройство 10. Весь источник опускается в жидкостную среду на каротажном кабеле 11.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы пневматическая пружина заряжается газом с давлением P2, которое должно быть меньше давления в жидкой среде, а значит, и глубины, на которой необходимо вырабатывать импульс.

Поршень 5 находится в верхнем положении и лепестки цанги 6 фиксированы на буртике запорного кольца. В жидкостную камеру 1 наливают рабочую жидкость.

При опускании источника в жидкостную среду давление в жидкостной камере соответствует давлению окружающей среды, передаваемому через упругую оболочку. Когда источник достигает глубину с давлением, соответствующим давлению газа в пневматической камере, поршень удерживается цангой на запорном кольце. При дальнейшем опускании источника жидкость давит на поршень до тех пор, пока давление не превысит давления в пневматической пружине на величину, необходимую для срабатывания или расфиксирования цанги.

Поршень резко перемещается и сжимает газ в пневматической пружине, а жидкость под действием давления окружающей среды поступает в корпус пневматической пружины, возникает импульс в окружающей среде из-за резкого изменения объема жидкостной камеры, так как упругая оболочка изменяет форму (фиг. 1 Б-Б). Объем жидкости в упругой оболочке меньше объема газа в пневматической пружине, что позволяет избежать ударов поршня о корпус.

При возникновении импульса датчик через каротажный кабель передает информацию на регистрирующую аппаратуру, с целью корреляции с сигналами, принятыми поверхностными сейсмоприемниками.

Величина превышения давления в жидкостной камере P над давлением газа в пневматической пружине, определяется углом γ на буртике запорного кольца (фиг. 1) и внутренним его диаметром d
Чем меньше угол γ, тем больше превышение P, тем мощнее импульс.

В исходное положение поршень устанавливается при подъеме источника, на глубину, соответствующую давлению окружающей жидкостной среды, меньше давления P2 зарядки пневматической пружины. Газ выдавливает поршень, а последний рабочую жидкость перемещает в жидкостную камеру и упругая оболочка восстанавливает свой первоначальный вид. В конце хода поршня, лепестки цанги скользят по запорному кольцу и фиксируются на буртике. Таким образом, источник готов для выработки следующего импульса.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить время на выработку следующего импульса в жидкой среде, например, в жидконаполненной скважине, за счет того, что нет необходимости выводить источник на поверхность и производить зарядку. Зарядка предлагаемого источника осуществляется путем перемещения его из области высокого давления окружающей жидкости среды в область низкого давления соответствующего давлению газа в пневматической пружине.

Формула изобретения

 

Автономный импульсный источник сейсмических сигналов, содержащий гидравлическую камеру и жесткую пневматическую камеру, разделенные поршнем, отличающийся тем, что гидравлическая камера выполнена в виде упругой оболочки, а поршень снабжен фиксирующим устройством, выполненным в виде цанги, опирающейся в исходном положении на буртик запорного кольца, опорная поверхность которого выполнена конической.

 

Изобретение "АВТОНОМНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ" (Крауиньш П.Я., Смайлов С.А., Иоппа А.В., Гаврилин А.Н.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля