БУКСИРУЕМАЯ СЕЙСМИЧЕСКАЯ КОСА

Полезная модель относится к сейсморазведке, а точнее к техническим средствам приема сигналов.
Известна буксируемая сейсмическая коса, включающая кабели и сейсмоприемники, размещенные в жестких металлических контейнерах, соединенных шарнирами (патент РФ №2096811, G 01 V 1/16, от 20.11. 1997 г.).
При высокой надежности такой косы ее недостатком является слишком большой вес и неполное прилегание к грунту контейнеров головной части косы.
Более легкой является буксируемая сейсмическая коса, включающая магистральный электрический кабель, соединенный с тяговым элементом, выполненным в виде металлического троса, прикрепленного снаружи к кабелю, и содержащий блоки с разъемами, к которым посредством отрезков электрического кабеля и отрезков металлического троса присоединены контейнеры с сейсмоприемниками, закрепленными на шарнирах (Козловский Н.К., Качагин А.А., Воронцов И.В. Буксируемые косы для исследования ВЧР.; - Приборы и системы разведочной геофизики, №04/2004 г., с.31-33.).
Недостаток такой буксируемой косы состоит в ее низкой надежности. При выполнении работ в лесу, особенно в густом мелколесье, происходит обрыв токопроводящих кабелей, вследствие зацепления за пеньки и сучья.
Наиболее близким к заявляемому объекту является устройство для сейсмической разведки, содержащее буксируемую сейсмическую косу, включающую магистральный кабель, выполненный из соединенных между собой секций, имеющих центральный силовой элемент, по крайней мере один слой изолированных проводниковых пар и наружную защитную оболочку, гибкие связки сейсмоприемников механически и электрически соединенные с секциями, в которых множество сейсмоприемников расположено через равные интервалы в продольном направлении.
Отличительным признаком данного устройства является исполнение центрального силового элемента и наружной оболочки из акустически инертного синтетического материала (Патент РФ №2110814, G 01 V 1/38, от 10.05.1998 г., прототип).
Согласно описанию прототипа, защитная оболочка выдерживает качественные характеристики в диапазоне температур: -5°С - +10°С. Силовой элемент магистрального кабеля имеет прочность на разрыв 3 т, элемент соединения связки сейсмоприемников с магистральным кабелем -250 кг, а связки между сейсмоприемниками - 85 кг.
Недостатки прототипа состоят в узком диапазоне температурных условий (-5°С - +10°С), а также в низкой прочности силовых тяговых элементов и внешней герметизирующей защитной оболочки.
Практически в арктических и субарктических районах приходится выполнять сейсморазведочные работы при температуре от 0°С до - 45°С.
При этом работы производятся не только в тундре, но и в лесных массивах, а также при наличии различных препятствий промышленного характера, представленных металлическими и бетонными блоками.
В таких условиях применение синтетической наружной оболочки существенно снижает надежность буксируемой сейсмической косы.
Кроме того, в процессе работ могут происходить наезды на буксируемую косу гусеничных машин, зацепления за препятствия, что приводит к поломкам элементов косы, задержкам в работе и потере производительности.
В прототипе магистральный кабель имеет прочность на разрыв, в 12 раз, превосходящую прочность связок сейсмоприемников. При работе в лесу заклинивание сейсмоприемника между сучьями приведет к обрыву связки сейсмоприемников при сохранении целостности магистрального кабеля.
Все это снижает надежность буксируемой сейсмической косы, представленной в прототипе.
Задача состоит в повышении надежности относительно легкой буксируемой сейсмической косы при работе в различных природных условиях в широком диапазоне температур.
Задача решается тем, что в известной буксируемой сейсмической косе, состоящей из секций, включающих отрезки магистрального кабеля, состоящего из силового элемента и изолированных проводниковых пар, и кабельные полумуфты, соединенные с жесткими блоками, содержащими разъемы, совместимые с кабельными полумуфтами, а также включающих сейсмоприемники, размещенные в контейнерах и соединенные электрически и механически с отрезками магистрального кабеля посредством жестких блоков, а между собой соединенных посредством отрезков дополнительного кабеля, состоящего из силового элемента и изолированных проводниковых пар, и кабельные полумуфты, согласно полезной модели силовой элемент магистрального и дополнительного кабелей выполнен в виде наружной оболочки из двух слоев металлической проволоки, навитых в противоположных направлениях, и механически соединенных с кабельными полумуфтами, причем, по крайней мере часть контейнеров, вмещающих сейсмоприемники, содержит телеметрические преобразователи сейсмических сигналов.
Кроме того, в различных секциях буксируемой сейсмической косы контейнеры, содержащие сейсмоприемники, размещены с различным шагом.
Физические эффекты, реализуемые полезной моделью состоят в следующем.
Высокопрочная наружная оболочка кабелей, выполненная из двух слоев, навитой в противоположных направлениях, металлической проволоки и механически соединенная с кабельными полумуфтами, выполняя функцию силового элемента, исключает применение защитной оболочки из синтетического материала и повышает надежность косы в лесных массивах и на территории промышленных объектов.
Одновременно уменьшается диаметр и вес косы, как за счет высокой прочности материала силового элемента наружной оболочки, так и за счет исключения синтетической оболочки прототипа.
Второй эффект, обеспечивающий уменьшение количества проводниковых пар и, соответственно, диаметра кабелей буксируемой сейсмической косы, реализуется за счет размещения во всех или в части контейнеров, содержащих сейсмоприемники, телеметрических преобразователей сейсмических сигналов.
Металлическая наружная оболочка обеспечивает надежность работы косы в широком диапазоне температур в различных природных условиях.
На фиг.1 представлена буксируемая сейсмическая коса, на фиг.2 показан отрезок кабеля в поперечном сечении.
Буксируемая сейсмическая коса состоит из секций 1, включающих отрезки магистрального кабеля 2, состоящего из силового элемента, выполненного в виде наружной оболочки 3 из двух слоев металлической проволоки, навитых в противоположных направлениях, и изолированных проводниковых пар 4, и кабельные полумуфты 5, соединенные с жесткими блоками 6, содержащими разъемы 7, совместимые с кабельными полумуфтами 5, а также содержащих сейсмоприемники 8, размещенные в контейнерах 9 и соединенные между собой посредством отрезков дополнительного кабеля 10, и кабельные полумуфты 5, а через жесткие блоки 6 с разъемами 7 соединенные с отрезками магистрального кабеля 2. Дополнительный кабель 10 также состоит из силового элемента, выполненного в виде наружной оболочки 3 из двух слоев металлической проволоки, навитых в противоположных направлениях, и изолированных проводниковых пар 4. В части контейнеров 9 размещены телеметрические преобразователи 11 сейсмических сигналов.
Работа буксируемой косы состоит в том, что при перемещении ее волоком по заснеженной поверхности, контейнеры 9 с сейсмоприемниками 8 плотно контактируют с поверхностью, чем обеспечивается качественный прием сейсмических сигналов.
Препятствия, встречающиеся на пути движения косы, разрушаются за счет высокой прочности металлической наружной оболочки 3, жестких блоков 6 и контейнеров 9.
Обычная работа буксируемой косы на профиле состоит в перемещении ее на 50-100 м и остановки для приема сейсмических сигналов.
Для движения в обратном направлении коса легко разворачивается на лесной просеке шириной 4 м, при этом случайный наезд транспортного
средства на косу не разрушает ее оболочку 3, контейнеры 9 и жесткие блоки 6.
При крутых поворотах на лесных просеках коса прижимается к деревьям и протягивается с сохранением целостности наружной оболочки 3.
Для перевозки на дальние расстояния секции буксируемой косы можно рассоединить разъединением полумуфт 5 и разъемов 7 и погрузить в транспортное средство, либо перевозить волоком.
Высокая прочность наружной оболочки 3 обеспечивает надежность ее работы в различных условиях при относительно небольшом весе косы.
При использовании буксируемой сейсмической косы возможно ее совместное перемещение с одним или несколькими поверхностными невзрывными источниками с сохранением постоянного относительного расположения косы и источников. В таком режиме работы различный шаг размещения контейнеров в разных секциях косы обеспечивает оптимальность приемной системы для различных глубинных этажей геологического разреза.
Примером исполнения может служить буксируемая сейсмическая коса для одновременного исследования в арктических и субарктических районах зоны малых скоростей до глубины от 5 м до 50 м, и мерзлой толщи до глубины 500 м.
Буксируемая сейсмическая коса состоит из семи секций с различным шагом размещения контейнеров 9 с сейсмоприемниками 8 и перемещается по профилям совместно с поверхностным источником (на чертеже не показан), расположенным в головной части косы.
Первая, ближайшая к источнику, секция косы содержит 24 контейнера, размещенные с шагом 4 м, длина отрезка магистрального кабеля составляет 96 м.
Далее следуют две секции, каждая длиной 96 м, в которых размещены по 12 контейнеров с шагом 8 м.
Затем следуют четыре секции, длиной 96 м каждая, в которых размещены по 6 контейнеров с шагом 16 м, причем последняя секция может быть без магистрального кабеля.
Общая длина косы составляет 668 м от первого до последнего контейнера.
Отрезки кабелей 2 и 10, жесткие блоки 6 и контейнеры 9 являются легкозаменяемыми.
Для обеспечения поляризационного приема в каждом контейнере размещены два сейсмоприемника с перпендикулярным относительным расположением осей максимальной чувствительности.
Общее число приемных каналов - 144.
Сейсмоприемники закреплены в контейнерах на известной шарнирной подвеске и при любом положении контейнера устанавливаются автоматически в заданном положении под действием силы тяжести.
В описанном примере в каждом контейнере, кроме сейсмоприемников, размещается двухканальный телеметрический преобразователь 11 сейсмических сигналов.
Если на каждый приемный канал подключается группа контейнеров с сейсмоприемниками, то телеметрический преобразователь 11 помещается в одном из контейнеров группы.
Кабельные полумуфты 5 механически соединены с наружными оболочками 3 кабелей 2 и 10 любым известным способом, а с жесткими блоками 6 и контейнерами 9 - резьбовым соединением.
Ограничение секций длиной до 100 м обеспечивает хороший контакт контейнеров с дневной поверхностью при любом натяжении и при провисании магистрали.
При наружном диаметре отрезков кабеля, одинакового, как для магистрального, так и для дополнительного, равным 12 мм, прочность на разрыв составляет 8 т, что гарантирует его надежную работу при буксировке гусеничными машинами.
Экспериментально установлено, что кабели и контейнеры не разрушаются при наезде на них гусеничных машин.
Предлагаемая буксируемая коса испытана в условиях тундры, лесотундры и в лесных массивах. Она работает надежно в любых условиях и обеспечивает с применением невзрывных источников покрытие съемкой 15 км профилей за смену при шаге пунктов возбуждения 50 м, обеспечивая 6 - 7-кратное перекрытие по системе ОГТ, чем обеспечивается надежное и детальное изучение геологического разреза на глубину до 1000 м.
Экономический эффект от применения предложенной буксируемой сейсмической косы реализуется за счет значительного сокращения времени и трудовых затрат на перемещение по профилям приемной сейсмической системы. Рассмотренная в примере буксируемая сейсмическая коса обслуживается одним водителем гусеничной машины и одним, а в очень сложных лесных массивах с объездами, двумя рабочими на геофизических работах.