ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Техническое решение относится к сейсмической разведке и может быть использовано в устройствах для генерирования сейсмической энергии.
В настоящее время известны многочисленные устройства [1-14] для генерирования сейсмической энергии, общие принципы конструктивного построения которых изложены в [15]. Пневматические источники сейсмических сигналов для акваторий [13-14] имеют специфические особенности. Отдельную группу составляют малогабаритные пневмоисточники [2-8] серии «ПУЛЬС», используемые в специализированных установках и системах [9-12] сейсморазведки на предельном мелководье.
Общими признаками пневмоисточников является наличие корпуса с размещенными в нем подвижном цилиндром, электропневмоклапаном, штоком с поршнями, управляющих и рабочих пневмокамер, истечение сжатого воздуха из которых создает импульсы упругой энергии.
Так, источник [3] (как и другие устройства, например [4-8]) содержит корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижной цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, при этом подвижной цилиндр и корпус образуют управляющую камеру, а также рабочую камеру с выхлопным окном. Однако в ряде случаев, источник [3] не обеспечивает потенциальной амплитуды
(мощности) сигнала при заданных запасенных объемах сжатого воздуха в рабочей и управляющей камерах.
3
3
Повышение мощности сейсмического сигнала (пневмовыхлопа) в определенной степени может быть получено при увеличении суммарной площади выхлопных окон, как, например, в источнике [2] (или [13]). Пневмоисточник [2] содержит цилиндрический корпус, снабженный запускающим электропневмоклапаном, каналом подачи сжатого воздуха, выхлопными окнами, а также пневмокамерой с подведенным к ней каналом подрыва, имеющим затвор, выполненный в виде челнока и таблетки со сквозным отверстием по размеру канала подрыва. Но источник [2] имеет небольшой рабочий объем (до 1 дм), а повышение мощности в устройствах такого типа проблематично даже при увеличении рабочего объема, особенно при объемах пневмокамеры более 10 дм.
Наиболее близким по конструкции к предложенному техническому решению является пневмоисточник [1], принятый за прототип. Этот источник содержит корпус с крышкой и дном, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха, канал подрыва, подвижной цилиндр, при этом подвижной цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру, а полость электропневмоклапана соединена через затвор с каналом подрыва.
Основным недостатком устройства [1] является то, что повышение мощности пневмовзрыва не адекватно увеличению рабочего объема камеры из-за фиксированного малого (3,2 мм) диаметра подрывного канала (вследствие «поддува» в процессе выхлопа сжатого воздуха через отверстие подрывного канала и соответствующего снижения массы выбрасываемого сжатого воздуха в единицу времени). При этом с увеличением рабочего объема камеры пневмоисточника [1] снижается точность синхронизации выхлопа, а надежность вскрытия камеры, в ряде случаев, недостаточна.
Практика использования пневмоисточников серии «ПУЛЬС» [2-12] показывает, что повышения мощности выхлопа при увеличении рабочего
объема источника (суммарного объема рабочей и управляющей камер) можно достичь при адекватном значении диаметра отверстия подрывного канала.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании такого источника сейсмических сигналов, который путем специального конструктивного выполнения позволил бы, используя достоинства устройств [1-3], обеспечить потенциальную мощность сигнала при изменении рабочего объема камеры источника посредством максимального выброса сжатого воздуха в единицу времени (исключая «поддув» сжатого воздуха через отверстие подрывного канала во время пневмовыхлопа).
Основной технический результат предлагаемого источника сейсмических сигналов - повышение мощности выхлопа при повышении надежности синхронизации работы и вскрытия камеры в момент выхлопа и, как следствие - повышение информативности и эффективности сейсмической разведки.
Технический результат достигается следующим образом.
Источник сейсмических сигналов содержит корпус с крышкой и дном, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха, канал подрыва, подвижной цилиндр, при этом подвижной цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру, а полость электропневмоклапана соединена через затвор с каналом подрыва.
Отличительной особенностью источника сейсмических сигналов является то, что отверстие подрывного канала выполнено диаметром d, определяемым из соотношения
где d - диаметр подрывного канала, мм;
3
V - рабочий объем источника сейсмических сигналов, дм;
0
0
3
А и d - эмпирические коэффициенты: А=0,12 мм/дм, d=3,0÷4,5 мм.
3
В конкретном случае применения малогабаритных источников серии «Пульс» с рабочим объемом 30-60 дм диаметр d отверстия подрывного канала в зависимости от рабочего объема V определяется соотношением
где d - диаметр подрывного канала, мм;
3
V - рабочий объем, дм.
Чертеж иллюстрирует устройство источника сейсмических сигналов в части основных функциональных узлов.
Источник сейсмических сигналов содержит корпус 1 с крышкой 2 и дном 3, электропневмоклапан 4, линию 5 ввода сжатого воздуха, канал 6 подрыва, подвижной цилиндр 7, управляющую камеру 8, рабочую камеру 9 и затвор 10 между электропневмоклапаном 4 и каналом 6 подрыва.
Источник сейсмических сигналов работает следующим образом.
Сжатый воздух по линии 5 на крышке 2 корпуса 1 поступает в управляющую камеру 8 и рабочую камеру 9, при этом затвор 10 между электропневмоклапаном 4 и каналом 6 подрыва закрывается (закрывается подрыв на пневмокамеру, включающую камеры 8 и 9). Наполнение источника сжатым воздухом заканчивается при достижении заданного давления и прекращения перетока воздуха между камерами 8 и 9. Источник готов к работе. По управляющему сигналу электропневмоклапана 4 затвор 10 движется вверх, открывая отверстие канала 6 подрыва,  а подвижной цилиндр 7 открывает выхлопное окно (окна) в корпусе 1 источника, через которое происходит выхлоп воздуха (т.е. излучается сейсмическая энергия) из камер 8 и 9. После выхлопа цилиндр 7 возвращается в исходное положение и закрывает выхлопное окно (окна) источника. Далее процесс повторяется.
m
Повышение мощности сигнала выхлопа в источнике достигается посредством выполнения отверстия подрывного канала 6 диаметром d, определяемым эмпирическим соотношением (1). Интервалы значений d в выражении (1) для обеспечения максимальной мощности Р при различных рабочих объемах V получили обоснование на основе многочисленных
3
0
практических примеров, ряд которых приведен в таблице. Анализ данных экспериментов показывает (см. таблицу), что вне интервалов (А=0,12 мм/дм; d=3,0÷4,5 мм), определенных признаками технического решения, значения мощности Р выхлопа снижаются (см. примеры 2-4, 8-13), и подтверждает причинно-следственную связь признаков предложенного источника сейсмических сигналов с указанным техническим результатом.
Таблица.Практические примеры 1-13 достижения мощности Р выхлопа в зависимости от рабочего объема V источника и диаметра d отверстия в соответствии с соотношениями (1) и (2).
№ примера
V, дм<sup>3</sup>
А, мм/дм<sup>3</sup>
d<sub>0</sub>, мм
Р, МПа
1
10-60
0,12
3,0; 4,5
Р<sub>m</sub>,
2, 3, 4
10; 30; 60
0,12
2,5; 5,0
Р<Р<sub>m</sub>
5, 6, 7
10; 30; 60
0,12
3,2
P<sub>m</sub>
8, 9, 10
10; 30; 60
0,13
3,0; 4,5
Р<Р<sub>m</sub>
11, 12, 13
10; 30; 60
0,11
3,0; 4,5
Р<Р<sub>m</sub>
3
В конкретном случае применения источников серии «ПУЛЬС» (например [2, 8]) с рабочим объемом 30-60 дм оптимальное значение диаметра канала 6 подрыва определяется соотношением (2), являющимся частным случаем выражения (1).
Таким образом, конструктивные особенности предлагаемого источника сейсмических сигналов позволяют усовершенствовать известные технические решения [1-3] (а также [4-14]) и повысить максимальную мощность излучаемой сейсмической энергии и, тем самым, повысить надежность вскрытия камеры в момент выхлопа и надежность синхронизации работы источника.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 21244 U1, 27.12.2001. (прототип).
2. RU 51237 U1, 27.01.2006. (аналог).
3. RU 52198 U1, 10.03.2006. (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 13705 U1, 10.05.2000.
5. RU 23339 U1, 10.06.2002.
6. RU 2046372 С1, 20.10.1995.
7. RU 2171477 С1, 27.07.2001.
8. RU 15795 U1, 10.11.2000.
9. RU 53786 U1, 27.05.2006.
10. RU 54682 U1, 10.07.2006.
11. RU 56655 U1, 10.09.2006.
12. RU 56656 U1, 10.09.2006.
13. RU 13433 U1, 10.04.2000.
14. RU 2034310 С1, 30.04.1995.
15. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: Недра, 1981, 464 с. (с.190-198).