УСТАНОВКА ДЛЯ СЕЙСМОРАЗВЕДКИ ТРАНЗИТНЫХ ЗОН ВОДА-СУША

Техническое решение относится к устройствам средств сейсморазведки на предельном мелководье в труднодоступных переходных (транзитных) зонах вода-суша.
Известен ряд систем [4-7], предназначенных для сейсмичесих работ на мелководье, и используемых при этом пневматических источников (ПИ) сейсмических сигналов [9-11]. Однако эти устройства имеют недостаточно широкие возможности: их применение ограничено либо зимними условиями [4, 5], либо использованием [6, 7] мелкосидящего судна-носителя сейсморазведочной аппаратуры. Сейсморазведка на болотной местности или на предельном мелководье (до 0,5 м глубиной) посредством известных систем [4-7] является проблематичной.
Известная установка [3] для сейсморазведки на болотах с использованием источника вибрационных механических колебаний (вибратора) является весьма громоздкой и не может являться альтернативой устройствам с малогабаритными мелководными ПИ, например такими, ка [9-11].
На предельном мелководье и в болотистой местности для проведения сейсморазведки наиболее эффективными являются мобильные сейсморазведочные комплексы типа [2].
Известный мобильный сейсморазведочный комплекс [2] включает транспортное средство с размещенным на нем пневмоисточником упругих волн, опускаемым в заданную точку мелководья посредством спускоподъемного устройства и подключенным к ресиверам со сжатым воздухом, а также к блоку управления и синхронизации. При этом в качестве транспортного средства в летний период используется малогабаритный автомобиль, в кузове которого размещены ПИ, спускоподъемное устройство, ресиверы и блок управления и синхронизации, а в зимнее время транспортным средством является снегоход типа «Буран», а ПИ с соответствующими узлами сейсморазведки размещен на прицепной буксируемой платформе, выполненной в виде саней.
Однако установка [2], в ряде случаев, имеет недостаточную проходимость (например, на болотистой местности), что ограничивает ее применение. Недостатком комплекса [2] также является отсутствие буровой установки (станка), что позволило бы значительно повысить информативность сейсморазведки при размещении ПИ в пробуренных скважинах.
Возможность бурения в труднодоступных транзитных мелководных зонах может быть обеспечена при использовании специальной конструкции самоходного или несамоходного многокорпусного понтонного модуля [1].
Модульный комплекс [1], принятый за прототип, содержит транспортное средство в виде самоходной или несамоходной платформы, оснащенной технологическим оборудованием, включающим геофизический модуль и буровой модуль, причем геофизический модуль включает лабораторное помещение контейнерного типа, компрессор высокого давления с ресивером, дизель-электростанцию и спуско-подъемное устройство в виде лебедки, а буровой модуль включает, по крайней мере, один буровой станок.
При этом комплекс [1] выполнен в виде многокорпусного понтонного модуля из унифицированных элементов, на рабочей палубе которого
размещается технологическое оборудование различного назначения: геофизическое, буровое, транспортное, которое выполнено в виде съемных блоков.
Модульный комплекс [1] предназначен, в основном, для инженерно-геологических работ, и применение его для сейсморазведки требует определенной модернизации, в частности, введения в его состав и рационального размещения одного или нескольких ПИ. При этом желательно использовать совокупность средств для обеспечения различных видов исследований (бурения и сейсморазведки) в одном рабочем цикле на заданной точке профиля измерений.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании установки для сейсморазведки транзитных зон вода-суша на базе известных устройств [1, 2], позволяющей реализовать синергию их достоинств путем комплексирования процессов бурения и сейсморазведки посредством использования минимального оборудования и его рационального размещения.
Основной технический результат предлагаемой сейсморазведочной установки - повышение информативности комплекса результатов бурения и сейсморазведки путем размещения ПИ сейсмических сигналов на различных уровнях пробуриваемой скважины без перемещения установки и без замены оборудования, что реализуется за счет соосной установки бурового инструмента (коронка, шнек) и ПИ на одной буровой трубе. Дополнительными достоинствами предлагаемой установки являются возможность использования группового источника, содержащего несколько малогабаритных ПИ, а также возможность применения вращательного шнекового или ударного бурения (вдавливания).
Технический результат достигается следующим образом.
Установка для сейсморазведки транзитных зон вода-суша содержит транспортное средство в виде самоходной или несамоходной платформы, оснащенной технологическим оборудованием, включающим геофизический
модуль и буровой модуль, причем геофизический модуль включает лабораторное помещение контейнерного типа, компрессор высокого давления с ресивером, дизель-электростанцию и спуско-подъемное устройство в виде лебедки, а буровой модуль включает, по крайней мере, один буровой станок.
Отличительной особенностью установки является то, что геофизический модуль снабжен, по крайней мере, одним малогабаритным пневматическим источником (ПИ) сейсмических сигналов, содержащим корпус с верхней гайкой, в которой размещены разъем соединения ПИ с ресивером шлангом высокого давления, а также контакты питающего кабеля ПИ и контакты сигнального кабеля ПИ, подключенных к блоку управления, входящего в состав лабораторного помещения, буровой станок выполнен в виде станка для шнекового вращательного бурения, снабженного жестко закрепленной к платформе полой штангой и сопряженной с ней вращающейся бурильной трубой, на рабочем конце которой размещены буровая коронка и шнек. При этом верхняя гайка ПИ закреплена внизу полой штанги, а корпус ПИ размещен на верхнем конце бурильной трубы соосно с ней и с возможностью одновременного с ней вращения.
Установка также отличается тем, что буровой модуль включает от двух до четырех буровых станков шнекового вращательного бурения, каждый из которых содержит корпус малогабаритного ПИ сейсмических сигналов, размещенный на бурильной трубе и одновременно вращающийся с ней, и верхнюю гайку ПИ, закрепленную внизу полой штанги, при этом буровые станки размещены на платформе на расстоянии 2-4 м друг от друга.
При этом каждый ПИ сейсмических сигналов выполнен в виде малогабаритного ПИ с рабочим объемом 0,6 л, имеет цилиндрическую форму с диаметром не более 120 мм, высотой не более 500 мм, вес ПИ составляет не более 10 кг, а на каждой точке сейсмического профиля ПИ производит от 5 до 7 циклов возбуждения упругих волн.
Кроме того, отличием установки является то, что кроме режима шнекового вращательного бурения имеет режим ударного бурения (вдавливания), для чего дополнительно снабжена установленным на платформе механизмом вдавливания в грунт бурильных труб с размещенными на них ПИ сейсмических сигналов, который выполнен, например, в виде пневматического или гидравлического домкрата и обеспечивает глубину вдавливания от 0,5 до 2,5 м.
В конкретных случаях применения установки транспортное средство, оснащенное технологическим оборудованием, может быть выполнено в виде гусеничного или колесного вездехода, или амфибии, или буксируемой платформы, например, многокорпусного понтона.
На фиг.1 представлена общая конструктивная схема предлагаемой установки для сейсморазведки транзитных зон вода-суша (вариант транспортного средства в виде многокорпусного понтона); фиг.2 детализирует конструкцию узла установки, осуществляющего синергию бурения и генерирования упругих волн.
Установка (фиг.1) содержит транспортное средство 1 в виде самоходной или несамоходной платформы, оснащенной технологическим оборудованием, включающим лабораторное помещение 2, компрессор 3 с ресивером, дизель-электростанцию 4, спуско-подъемное устройство (лебедку) 5, буровые станки 6 для шнекового вращательного бурения, пневматические источники ПИ 7 сейсмических сигналов, блок 8 управления и пневматический (или гидравлический) домкрат 9 (механизм вдавливания в грунт бурильных труб с размещенными на них ПИ). ПИ 7 содержит корпус 10 и верхнюю гайку 11, размещенные соответственно на бурильной трубе 12 и полой штанге 13. Бурильная труба 12 имеет на рабочем конце буровую коронку 14 и шнек 15. ПИ 7 соединен с ресивером шлангом 16 высокого давления, а питающим и сигнальным кабелями 17 подключен к блоку 8 управления.
Работа установки заключается в следующем.
Самоходная (или несамоходная) платформа 1 устанавливается (выводится) в заданную точку профиля исследований транзитной зоны. Буровые станки 6 обеспечивают шнековое вращательное бурение посредством буровой коронки 14 и шнека 15. При этом корпус 10 ПИ 7 вращается вместе с бурильной трубой 12, а верхняя гайка 11 ПИ 7 с подводящими к ней магистралями (шланг 16 высокого давления, питающий и сигнальный кабели 17, проходящие в полой штанге 13) остается неподвижной. ПИ 7 заглубляется в скважину за буровой коронкой 14 и шнеком 15 на заданную глубину от 0,5 до 2,5 м, где осуществляется рабочий цикл возбуждения упругих волн ПИ 7 с выхлопом сжатого воздуха, обеспечиваемый компрессором 3 с ресивером (подробно работа ПИ описана в [9-11]). Режим работы ПИ 7 и регистрация данных осуществляется блоком 8 управления, размещенным в лабораторном помещении 2, где также размещена обеспечивающая питание оборудования дизель-электростанция 4. Спуско-подъемные работы производятся лебедкой 5. Погружение бурильной трубы 12 и ПИ 7 в грунт на заданные глубины от 0,5 до 2,5 м осуществляется либо бурильными станками 6, либо вдавливающим механизмом, выполненным в виде пневматического или гидравлического домкрата 9 (механизм вдавливания/извлечения свай описан, например в [8]).
Для создания группового источника упругих волн установка может включать от 2-х до четырех (фиг.1) буровых станков 6 шнекового вращательного бурения, каждый из которых содержит корпус 10 малогабаритного ПИ 7, размещенный на бурильной трубе 12 и одновременно вращающийся с ней, и верхнюю гайку 11 ПИ 7, закрепленную внизу полой штанги 13. При этом буровые станки 6 могут быть размещены на платформе 1 на расстоянии 2-4 м друг от друга.
Для проведения сейсморазведочных работ в транзитных зонах в установке в качестве ПИ 7 могут быть использованы малогабаритные ПИ (аналогичные [9-11]) с рабочим объемом 0,6 л, имеющие цилиндрическую форму с диаметром не более 120 мм и высотой не более 500 мм. Вес таких
ПИ составляет не более 10 кг. В зависимости от заданной блоком 8 управления программы исследований на каждой точке профиля ПИ 7 производит от 5 до 7 циклов возбуждения упругих волн.
В конкретных случаях применения установки транспортное средство, оснащенное технологическим оборудованием, может быть выполнено в виде гусеничного или колесного вездехода, или амфибии, или буксируемой платформы, например, многокорпусного понтона «Литораль» [1].
Таким образом, предлагаемая конструкция установки для сейсморазведки реализует синергию достоинств известных устройств [1, 2], и новая совокупность признаков технического решения обеспечивает повышение информативности путем комплексирования процессов бурения и сейсморазведки посредством минимального оборудования и его рационального размещения. При этом ПИ может размещаться на различных уровнях пробуренной скважины без перемещения установки и без замены оборудования. Возможность применения как вращательного шнекового бурения, так и ударного бурения, а также нескольких ПИ расширяет функциональные возможности установки и, как следствие, - информативность и качество сесморазведочных работ в транзитных зонах вода-суша.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 32291 U1, 10.09.2003. (прототип).
2. RU 23178 U1, 27.05.2002. (аналог).
3. RU 2004107007 А, 27.09.2005. (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 23338 U1, 10.06.2002.
5. RU 7515 U1, 16.08.1998.
6. RU 9533 U1, 16.03.1999.
7. RU 2231087 С1, 20.06.2004.
8. RU 2004106518 А, 10.08.2005.
9. RU 21244 U1, 27.12.2001.
10. RU 23339 U1, 10.06.2002.
11. RU 2005134530/22 А, реш. о выдаче 29.11.2005.