СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН
SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SEISMIC WAVES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты воплощения раскрытого здесь объекта изобретения в целом относятся к способам и системам и, более подробно, к механизмам и способам для распределения веса вибрационного источника, установленного на грузовом автомобиле.
ОБСУЖДЕНИЕ ОБЛАСТИ ТЕХНИКИ
В процессе сбора и обработки сейсмической информации создается профиль (изображение) подземных геофизических структур. Хотя этот профиль не обеспечивает точную локализацию нефтяных газовых месторождений, он предоставляет специалистам информацию о наличии или отсутствии этих месторождений. Таким образом, обеспечение изображения геофизических структур с высокой разрешающей способностью является непрерывным процессом.
Чтобы получить изображение земных недр с высокой разрешающей способностью, в сейсмической системе используется источник сейсмических сигналов, который генерирует сейсмические волны, и сейсмические приемники, которые делают запись сейсмических сигналов, связанных с сейсмическими волнами. Источник сейсмических сигналов передает энергию в землю. Энергия проходит через подземный пласт и отражается от определенных глубоких геологических формирований, например границ или слоев. Отраженная энергия идет назад на поверхность, и сейсмические приемники делают запись этой энергии. Записанные данные обрабатываются, чтобы получить информацию о местонахождении и физических свойствах отдельных слоев подземного пласта.
Для подземной разведки источник сейсмических сигналов может быть вибрационным источником (вибратором). Вибратор может быть установлен на грузовике и может излучать низкочастотные колебания в землю при наличии одной колебательной части в контакте с землей. Энергия, переданная вибратором в землю, пропорциональна весу, действующему на землю. Для наземной сейсморазведки желательно передать в землю как можно больше энергии. Таким образом, чем тяжелее грузовик, тем больше энергии передается в землю от вибратора.
Геофизические исследовательские компании устанавливают вибраторы на багги для пересеченной местности или на грузовики, когда требуется перемещение по дороге к месту геологоразведки. Стандартные конфигурации вибрационных источников включают автономные вибраторы, установленные на багги (или на грузовике). Вибраторы могут быть разделены на высокомощные, среднемощные и маломощные источники. Высокомощные вибраторы имеют вес более 10 тонн. Высокомощные вибраторы обычно устанавливаются в средней части транспортного средства. Чтобы сбалансировать транспортное средство, несущее вибратор, используются дополнительные веса. Дополнительные веса используются, чтобы установить центр тяжести сборки вибратор-автомобиль над вибратором.
Среднемощные вибраторы имеют вес около 7 тонн, и маломощные вибраторы имеют вес около 3 тонн. Эти источники традиционно устанавливаются в задней части транспортного средства. Транспортные средства, несущие средне- и маломощные вибраторы, обычно не должны уравновешиваться дополнительным весом.
Пример среднемощного вибратора и соответствующего грузовика показан на фигуре 1. Эта система 10 включает грузовик 12, на котором установлен вибратор 14. Вибратор 14 соединен гидравлическим цилиндром 16 с грузовиком 12. Гидравлический цилиндр 16 обычно крепится к задней части грузовика между рамой грузовика и вибратором. Таким образом, когда вибратор должен быть доставлен в желательное место, гидравлический цилиндр поднимает вибратор так, что он не касается земли, и грузовик может двигаться в желательное место. При достижении желательного места, гидравлический цилиндр опускает вибратор на землю и прилагает часть веса грузовика на вибратор. В этом положении вибратор готов эффективно передавать энергию на землю.
Однако проблема, связанная с существующими транспортными средствами, которые несут вибратор либо сзади, либо спереди, состоит в том, что процент от веса транспортного средства, приложенного к вибратору, ограничен конструкцией транспортного средства. Кроме того, дополнительный вес, который наложен на передние колеса (когда вибратор присоединен к задней части грузовика), при контакте вибратора с землей и задними колесами требует, чтобы передние колеса и связанные с ними части превышали номинальный размер, что является нежелательным.
Эта проблема поясняется следующим примером.
Предположим, что для системы, показанной на фигуре 1, длина колесной базы грузовика составляет приблизительно 3 метра, расстояние от вибратора до задней колесной оси составляет приблизительно 1,5 м, полный вес транспортного средства (включая вибратор) составляет приблизительно 15 тонн, и расстояние от центра тяжести системы при поднятом вибраторе до оси передних колес составляет приблизительно 1,5 м. Используя обычную физику и предполагая, что сумма всех сил на оси Y должна быть нулем и сумма полного вращающего момента, произведенного этими силами, также является нулем, получаем следующие результаты. Когда вибратор поднят, вес на передних колесах составляет приблизительно 7,5 тонн, и вес на задние колеса - приблизительно 7,5 тонн. Когда вибратор опущен до контакта с землей с тем, чтобы задние колеса были полностью отделены от земли, вес на передних колесах составляет приблизительно 10 тонн, вес на задние колеса - ноль, и вес на вибратор составляет приблизительно 5 тонн.
Таким образом, по этому примеру можно видеть, что для того, чтобы достичь веса 5 тонн на вибраторе, передние колеса должны быть разработаны так, чтобы поддерживать вес 10 тонн. Было бы выгодно найти решение, позволяющее уменьшить действие веса на передние колеса и увеличить вес на вибраторе. Поэтому в промышленности имеется потребность в разработке простой, надежной и рентабельной системы распределения большего веса на вибраторе и меньшего веса на колесах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно примерному варианту воплощения изобретения имеется наземная система для генерирования сейсмических сигналов. Система включает транспортное средство, используемое для движения в желаемую точку по поверхности земли, при этом транспортное средство имеет первый конец и второй конец напротив первого конца; вибратор, используемый для генерирования сейсмических волн, передаваемых в землю; систему подъемника, соединяющего первый конец транспортного средства с вибратором и используемого для подъема или опускания вибратора относительно земли, и балансировочное устройство, соединенное со вторым концом транспортного средства и используемое для подъема второго конца транспортного средства над уровнем земли.
В этом случае балансировочное устройство может быть сконфигурировано для подъема второго конца транспортного средства, когда первый вес, наложенный на колеса, связанные со вторым концом, не снижен или полностью снят.
В этом примерном варианте вибратор может быть дополнительно использован для подъема первого конца транспортного средства в промежуток времени, когда второй вес, наложенный на колеса, связанные с первым концом, уменьшен или полностью снят.
Балансировочное устройство включает, например, две ножки, которые могут быть выдвинуты или втянуты относительно транспортного средства. Эти две ножки могут быть телескопического типа, могут иметь гидравлический привод, а транспортное средство может не иметь никаких других ножек. Наземная система может дополнительно включать два рычага, соединяющие транспортное средство с этими двумя ножками. Эти два рычага, например, также могут быть телескопическими. Ножки могут быть размещены по сторонам транспортного средства. В этом случае эти две ножки могут колебаться в горизонтальной плоскости относительно транспортного средства. Эти две ножки могут быть использованы для подъема колес, более близких к этим двум ножкам, чем колеса, более близкие к вибратору, чтобы распределить больше веса на вибратор.
Согласно другому примерному варианту воплощения имеется наземная система для генерирования сейсмических сигналов. Система включает транспортное средство, используемое для перемещения в желательное место на поверхности земли, транспортное средство, имеющее первый конец и второй конец напротив первого конца; вибратор, используемый для генерирования сейсмических волн, передаваемых в землю; систему подъемника, соединяющую первый конец транспортного средства с вибратором и используемую для подъема и опускания вибратора относительно земли; и балансировочное устройство, соединенное со вторым концом транспортного средства и используемое для подъема второго конца транспортного средства от земли так, чтобы вес системы был бы перемещен на вибратор.
Согласно еще одному примерному варианту воплощения имеется наземная система для генерирования сейсмических сигналов. Система включает грузовик, используемый для перемещения в желательное месторасположение на поверхности земли, транспортное средство, имеющее первый конец и второй конец напротив первого конца; вибратор, используемый для генерирования сейсмических волн, передаваемых в землю; систему подъемника, соединяющую первый конец грузовика с вибратором и используемую для подъема и опускания вибратора относительно земли, и две ножки телескопического типа, соединенные с передним концом грузовика и используемые для подъема переднего конца грузовика от земли.
В этом варианте воплощения эти две ножки могут быть использованы для подъема переднего конца грузовика в промежутке времени, когда первый вес не наложен на передние колеса, не уменьшен или полностью снят.
Например, вибратор может использоваться, чтобы снять первый конец грузовика в промежутке времени, когда второй вес не наложен на задние колеса, не уменьшен или полностью снят.
Согласно еще одному примерному варианту воплощения разработан способ для установки транспортного средства с вибратором и для генерирования сейсмических волн. Способ включает стадию стоянки транспортного средства в желательном месторасположении; стадию опускания вибратора до контакта с землей и стадию подъема колес, примыкающим к вибратору; шаг опускания телескопических ножек, чтобы поднять от земли колеса, ближайшие к телескопическим ножкам, и распределить больше веса на вибраторе, и стадию ввода вибратора в действие для генерирования сейсмических волн, передаваемых в землю.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Приложенные чертежи, которые включены в описание и составляют его часть, поясняют несколько вариантов воплощения изобретения. На чертежах:
- Фигура 1 - принципиальная схема вибратора, установленного на грузовом автомобиле;
- Фигура 2 - принципиальная схема вибратора, установленного на грузовом автомобиле, и схема соответствующего автомобиля, имеющего опорные ножки согласно примерному варианту воплощения;
- Фигура 3 - принципиальная схема вибратора;
- Фигура 4 - принципиальная схема другого установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля, имеющего опорные ножки согласно одному примерному варианту воплощения;
- Фигура 5 - принципиальная схема еще одного установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля, имеющего опорные ножки согласно одному примерному варианту воплощения;
- Фигура 6 - принципиальная схема установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля, имеющего опорные ножки в передней части грузового автомобиля согласно одному примерному варианту воплощения;
- Фигура 7 - принципиальная схема установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля, имеющего опорные ножки по сторонам грузового автомобиля согласно одному примерному варианту воплощения;
- Фигура 8 - принципиальная схема другого установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля с качающимися опорными ножками согласно одному примерному варианту воплощения;
- Фигура 9 - принципиальная схема еще одного установленного на грузовом автомобиле вибратора и схема соответствующего грузового автомобиля, имеющего опорные ножки согласно одному примерному варианту воплощения; и
- Фигура 10 - блок-схема реализации способа для установки транспортного средства с вибратором и для генерирования сейсмических волн согласно одному примерному варианту воплощения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже приводится описание примерных вариантов воплощения изобретения со ссылками на соответствующие чертежи. Одни и те же цифровые позиции на различных чертежах обозначают те же самые или подобные элементы. Приведенное подробное описание не ограничивает изобретение. Вместо этого охват изобретения определен прилагаемой формулой изобретения. Обсуждаемые ниже варианты воплощения приведены для простоты используемой терминологии и понимания конструкции среднемощного вибратора, установленного на конце грузового автомобиля или багги. Однако данные варианты воплощения изобретения не ограничены этой системой, но могут быть применены к вибраторам, установленным в передней части и/или к высокомощным или маломощным вибраторам для создания колебаний.
Ссылка в описании на "один вариант воплощения" или "вариант воплощения изобретения" означает, что конкретная особенность, конструкция или характеристика, описанная в соединении с данным вариантом воплощения, включает, по меньшей мере, один вариант воплощения раскрытого объекта изобретения. Таким образом, появление фраз "в одном варианте воплощения" или "в варианте воплощения" в различных местах описания не обязательно обращается к тому же самому варианту воплощения. Кроме того, конкретные особенности конструкции или характеристики могут быть комбинированы любым соответствующим образом в одном или нескольких вариантах воплощения.
Согласно одному примерному варианту воплощения изобретения предлагается новая система, которая включает транспортное средство и вибратор. Вибратор может быть установлен в задней части или в передней части транспортного средства. В любом случае, на грузовике имеется балансировочная система, смонтированная на конце грузовика, противоположном расположению вибратора. Балансировочная система используется для уменьшения веса, прилагаемого на колеса, отдаленные от центра вибратора при его опускании на землю и для распределения большей части веса транспортного средства на вибраторе. Кроме того, новая система включает регулятор нагрузки, который распределяет нагрузку на колеса. Например, регулятор нагрузки может формировать балансировочную систему и/или вибратор, чтобы уменьшить нагрузку на любом из колес. В другом применении регулятор нагрузки может инициировать балансировочную систему и/или вибратор на перемещение любого веса, приложенного на задние и/или передние колеса. Эта и другие подобные системы обсуждены ниже более подробно.
Согласно одному примерному варианту воплощения, указанному на фигуре 2, система 20 включает транспортное средство 22 и вибратор 24. Транспортное средство имеет первый конец 22а и второй конец 22b, противоположный первому концу 22а. Транспортное средство может быть грузовиком или багги, которое, например, не имеет двигателя для транспортировки. Вибратор 24 прикреплен к первому концу 22а транспортного средства, т.е. позади транспортного средства на фигуре. Как отмечено выше, обсужденные здесь новые признаки также относятся к вибратору, закрепленному в передней части транспортного средства.
Пример вибратора 24 показан на фигуре 3. Вибратор 24 может включать опорную плиту 26, которая соединена со штоком 28. Шток 28 включает поршень 30 внутри реакционной массы 32. На опорной плите 26 могут быть предусмотрены изоляционные устройства 34, чтобы передать вес 36 транспортного средства 22 на опорную плиту 26. Опорная плита 26 показана на фигуре 3, расположенной на поверхности земли 38. Сила, передаваемая на землю, равна массе опорной плиты, умноженной на ее ускорение, плюс вес реакционной массы, умноженной на ее ускорение. Вес транспортного средства препятствует тому, чтобы опорная плита потеряла контакт с землей. На рынке предлагается множество конструкций вибратором, и любой из них может использоваться с обсужденными здесь новыми признаками.
Как показано на фигуре 2, вибратор 24 может быть прикреплен к транспортному средству 22 через один или нескольких грузоподъемных механизмов 40. Примером грузоподъемного механизма 40 является гидравлический цилиндр. Однако в другом примере грузоподъемного механизма может использоваться электрический двигатель для перемещения вибратора вверх и вниз. Могут использоваться другие грузоподъемные механизмы, что хорошо известно специалистам в данной области техники. На фигуре 2 грузоподъемный механизм 40 показан в нижнем положении, т.е. вибратор 24 находятся в контакте с землей 38. Однако грузоподъемный механизм 40 опущен не полностью, потому что задние колеса 42 транспортного средства все еще находятся в контакте с поверхностью земли на этой фигуре.
На фигуре 2 также показано балансировочное устройство 44, присоединенное ко второму концу 22b транспортного средства 22, т.е. противоположно вибратору 24. Балансировочное устройство 44 может включать одну или нескольких ножек, которые могут быть развернуты, когда транспортное средство находится в определенном положении, чтобы уменьшить вес на передние колеса. Ножки могут быть втянуты, чтобы обеспечить движение транспортного средства, и могут быть выдвинуты до контакта с землей, как показано на фигуре 2, чтобы уменьшить вес транспортного средства, действующий на передние колеса. Ножки могут быть опорными ножками телескопического типа.
Транспортное средство 22 также может включать регуляторы нагрузки 45, которые соединены с балансировочным устройством 44 и грузоподъемным механизмом 40 вибратора 24. Регуляторы нагрузки могут распределить нагрузку на каждую ножку и, таким образом, нагрузку, действующую на колеса. Регуляторы нагрузки используются для создания желательной нагрузки на вибратор. Регуляторы нагрузки также могут обеспечить действие небольшой части общего веса транспортного средства на колеса. При этом следует отметить, что система 20, показанная на фигуре 2, может функционировать, когда все колеса находятся в контакте с землей, часть колес находится в контакте с землей или ни одно колесо не находится в контакте с землей. Эти ситуации обсуждены ниже со ссылками на фигуры 4 и 5.
Хотя на фигуре 2 показано, что вес грузового автомобиля разделен с балансировочным устройством 44 и передними колесами 46, в варианте воплощения на фигуре 4 видно, что передние колеса 46 не касаются земли 38. Однако в этом варианте воплощения и задние колеса 42, и вибратор 24 касаются земли 38, совместно используя, таким образом, часть веса транспортного средства.
На фигуре 5 представлен другой примерный вариант воплощения, в котором и передние, и задние колеса упираются в землю и весь вес транспортного средства распределен между балансировочным устройством 44 и вибратором 24. Для этого варианта воплощения увеличен вес на вибраторе, а вес на передние колеса уменьшен до нуля. Таким образом, используя балансировочное устройство 44, колеса транспортного средства, на котором смонтирован вибратор, не должны превышать номинальный размер, чтобы обеспечить дополнительный вес, когда вибратор опущен, а задние колеса подняты.
1
2
3
Чтобы пояснять преимущество этой новой системы, распределение нагрузки на колеса, вибратор и балансировочную систему будет теперь вычислено для того же самого случая, который показан на фигуре 1. Таким образом, снова предположим, что расстояние между колесными базами D транспортного средства, показанного на фигуре 5, составляет приблизительно 3 м, расстояние D между вибратором 24 и задней колесной осью составляет приблизительно 1,5 м, расстояние D от балансировочного устройства 44 до передней колесной оси составляет приблизительно 1,5 м, полный вес транспортного средства составляет приблизительно 16 тонн (на одну тонну больше, чем в примере на фигуре 1 благодаря дополнительному весу, добавляемому балансировочным устройством 44), и расстояние от центра тяжести с поднятым вибратором до передней колесной оси составляет приблизительно 1,30 м. После выполнения вычислений для ситуации, когда балансировочное устройство и вибратор подняты вверх, вес на передние колеса определяется приблизительно равным 9 тоннам, и вес на задние колеса составляет приблизительно 7 тонн. Конечно, эти цифры являются чисто иллюстративными и не предназначены ограничить применимость заявленных новых признаков.
Однако, повторяя эти вычисления для случая, в котором передние и задние колеса подняты, т.е. балансировочное устройство 44 и вибратор 24 опущены, было найдено, что вес на балансировочном устройстве составляет 8,5 тонн, и вес вибратора составляет приблизительно 7,5 тонн без веса на задние или передние колеса. Таким образом, для этого примерного варианта воплощения, вес на передние колеса может быть уменьшен до нуля, и вес на вибраторе увеличен от 5 тонн до 7,5 тонн по сравнению с примером, показанным на фигуре 1. Поэтому, если цель состоит в том, чтобы получить только 5 тонн на вибраторе для нового транспортного средства, это транспортное средство может быть сделано более легким, чем средство, показанное на фигуре 1.
Согласно еще одному примерному варианту воплощения, балансировочное устройство 44 может включать две телескопические ножки 50a-50b, как показано на фигуре 6. Отметим, что телескопические ножки являются одной из возможных конструкций ножек с изменяемой длиной. В другом случае ножки могут шарнирными, или убирающимися, или поворотными и так далее. Квалифицированным специалистам понятно, что могут использоваться и другие типы ножек, и телескопические ножки упомянуты здесь только в качестве примера.
Фигура 6 - вид сверху на грузовой автомобиль 22. Две телескопические ножки 50a-50b расположены в передней части транспортного средства 22. Телескопические ножки могут быть снабжены гидравлическим или электрическим приводом. Таким образом, при необходимости ножки могут быть выдвинуты до контакта с землей или втянуты по направлению от земли (вдоль оси Z на фигуре 6). В одном случае имеются рычаги телескопического типа 52a и 52b, которые присоединяют ножки 50a и 50b соответственно к раме транспортного средства. В этом случае рычаги могут быть отведены от транспортного средства или приближены к нему по направлению оси X. Ножки также могут использоваться, чтобы повысить устойчивость транспортного средства.
1
2
1
1
2
В еще одном примерном варианте воплощения, показанном на фигуре 7, ножки 50a и 50b установлены по сторонам транспортного средства 22, предпочтительно в передней части передней колесной оси. В другом примерном варианте воплощения рычаги 52a-b могут отклоняться в направлении А, как показано на фигуре 8. В еще одном примерном варианте воплощения балансировочное устройство 44 может использоваться для подъема передних колес транспортного средства на первую высоту H и задних колес транспортного средства на вторую высоту H, отличающуюся от H, как показано на фигуре 9. В одном примере воплощения H больше, чем H.
Согласно одному примерному варианту воплощения, показанному на фигуре 10, имеется способ для ввода энергии в землю при использовании системы, описанной в одном из предыдущих вариантов воплощения. Способ включает стадию 1000 парковки транспортного средства в желательном месторасположении, стадию 1002 опускания вибратора до контакта с землей, стадию 1004 опускания телескопических ножек, расположенных напротив вибратора относительно продольного направления транспортного средства, и стадию 1006 приведения вибратора в действие для генерирования сейсмической энергии в землю. На дополнительной стадии вибратор может быть опущен до контакта с землей с тем, чтобы колеса транспортного средства, расположенные рядом с вибратором, были бы подняты с поверхности земли. В еще одной дополнительной стадии телескопические ножки могут быть опущены до контакта с землей с тем, чтобы колеса транспортного средства, расположенные рядом с ножками, были бы подняты от поверхности земли. Таким образом, в одном примерном варианте воплощения, все колеса транспортного средства расположены над уровнем земли.
Раскрытые примерные варианты воплощения включают систему и способ для распределения веса на вибраторе, прикрепленном к транспортному средству. Следует понимать, что это описание не предназначено ограничить объем изобретения. Напротив, примерные варианты воплощения предназначены охватить все изменения и эквиваленты, которые включены в объем изобретения, который определен прилагаемой формулой изобретения. Кроме того, в подробном описании примерных вариантов воплощения сформулированы многочисленные конкретные детали, чтобы обеспечить наилучшее понимание заявленного изобретения. Однако квалифицированным специалистам понятно, что различные варианты воплощения могут быть осуществлены и без таких конкретных деталей.
Хотя признаки и элементы настоящих примерных вариантов воплощения описаны в конкретных комбинациях, каждый признак или элемент может использоваться самостоятельно без других признаков и элементов вариантов воплощения или в различных комбинациях с ними или без других раскрытых здесь признаков и элементов.
В настоящем письменном описании используются примеры объекта раскрытого изобретения, чтобы позволить любому человеку, квалифицированному в данной области техники практически реализовать изобретение, включая создание, использование любых устройств или систем и выполнение любых объединенных способов. Патентоспособный объект определен пунктами формулы изобретения и может включать другие примеры, которые могут предложить квалифицированные специалисты. Такие другие примеры также охвачены формулой изобретения.