ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Техническое решение относится к сейсмической разведке и может быть использовано в устройствах для генерирования сейсмической энергии, в том числе в скважинах и на мелководье.
В настоящее время известны многочисленные устройства [1-9] для генерирования сейсмической энергии, общие принципы которых подробно изложены в [9]. Пневматические источники (ПИ) сейсмических сигналов для акваторий (например [1-8]) имеют определенные специфические особенности. Общими признаками ПИ является наличие корпуса с размещенными в нем подвижным цилиндром, электропневмоклапаном, штоком с поршнями, управляющих и рабочих пневмокамер, истечение сжатого воздуха из которых создает импульсы упругой энергии.
Так, ПИ [3] содержит корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, при этом подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру, а также рабочую камеру с выхлопным окном, выполненным в виде отдельных отверстий, размещенных на кольцевой насадке.
Однако ПИ [3] не обеспечивает потенциальной амплитуды сигнала при запасенных объемах сжатого воздуха в рабочей и управляющей камерах, которая принципиально может быть достигнута лишь при достаточно больших (по суммарной площади) выхлопных окнах.
ПИ [2] содержит корпус с верхней гайкой (крышкой), в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом, подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, при этом подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном, выполненным в виде кольцевого отверстия.
К недостаткам ПИ [2] можно отнести плохую грязезащищенность (попадание мелкодисперсных частиц грунта внутрь управляющей и рабочей камер), особенно при работе ПИ на мелководье.
Наиболее близким по назначению и конструкции к предложенному техническому решению является ПИ [1], принятый за прототип. ПИ [1] содержит корпус, в котором размещен электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком, при этом подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном, выполненным в виде кольцевого отверстия.
Однако ПИ [1], как и другие аналоги, при работе на мелководье не обеспечивает достаточного предотвращения попадания (всасывания) мелких фракций грунта в управляющую камеру, что препятствует эффективной работе ПИ и может, в ряде случаев, привести к отказу (заклиниванию) цилиндра.
Сущность предлагаемого устройства заключается в создании такого ПИ сейсмических сигналов, который путем специального конструктивного выполнения позволил бы, используя достоинства ПИ [1], эффективно исключить попадание мелкодисперсных частиц грунта в пространство между корпусом и цилиндром, в управляющую и рабочую камеры ПИ.
Основной технический результат предложенной конструкции ПИ - повышение надежности за счет исключения засорения мелкими фракциями грунта путем дополнительного выхлопа сжатого воздуха вверх и создания вокруг ПИ газового пузыря, препятствующего проникновению частиц грунта
внутрь ПИ. Дополнительным достоинством ПИ является уравновешенность его конструкции при амортизации нижнего (рабочего) выхлопа выхлопом сжатого воздуха вверх.
Технический результат достигается следующим образом.
Пневматический источник сейсмических сигналов содержит корпус, в котором размещены электропневмоклапан, линия ввода сжатого воздуха с подрывным каналом и подвижный цилиндр с жестко закрепленным внутри него штоком. При этом подвижный цилиндр и корпус образуют управляющую камеру и рабочую камеру с выхлопным окном, выполненным в виде кольцевого отверстия.
Отличительной особенностью предложенного ПИ является то, что он снабжен камерой дополнительного выхлопа вверх, дополнительным выхлопным отверстием сжатого воздуха вверх и верхним уплотнителем, размещенными между корпусом и подвижным цилиндром в их верхней части.
Чертеж иллюстрирует конструкцию пневмоисточника в части основных функциональных узлов.
Пневмоисточник содержит корпус 1, электропневмоклапан 2, линию 3 ввода сжатого воздуха, подрывной канал 4, подвижный цилиндр 5, шток 6, управляющую камеру 7, рабочую камеру 8, выхлопное окно 9, камеру 10 дополнительного выхлопа вверх, дополнительное выхлопное отверстие 11 сжатого воздуха вверх и верхний уплотнитель 12.
Пневматический источник работает следующим образом.
Сжатый воздух по линии 3 поступает в управляющую камеру 7, в рабочую камеру 8 и камеру 10. Наполнение сжатым воздухом ПИ заканчиивается при достижении заданного давления и прекращения перетока воздуха между камерами 7, 8 и 10. Источник готов к работе. По управляющему сигналу электропневмоклапана 2 через подрывной канал 4 подвижный цилиндр 5 со штоком 6 открывает выхлопное окно 9, через которое происходит рабочий выброс воздуха (излучается сейсмическая
энергия) из камер 7 и 8. При подходе цилиндра 5 к верхней точке корпуса 1 открывается также дополнительное выхлопное отверстие 11, и через верхний уплотнитель 12 воздух из камеры 10 выбрасывается вверх. Тем самым корпус 1 оказывается в газовом пузыре, и, поскольку процесс открытия-закрытия цилиндром 5 камер 7, 8 и 10 скоротечен, мелкодисперсные частицы грунта не успевают проникнуть внутрь ПИ. При этом выхлоп с двух концов ПИ делает камеру уравновешенной: выхлоп снизу из выхлопного окна 9 амортизируется выхлопом сверху из дополнительного выхлопного отверстия 11 через верхний уплотнитель 12. В отличие от прототипа [1] и других аналогов, где при возврате цилиндра в исходное положение происходит своего рода «подсос» микродисперсных частиц грунта в управляющую и рабочие камеры, в предложенном ПИ, находящемся в газовом пузыре, исключается проникновение этих частиц внутрь ПИ. После рабочего выхлопа (взрыва) цилиндр 5 возвращается в исходное положение, и процесс повторяется.
Таким образом, конструктивные особенности предложенного ПИ позволяют повысить надежность работы источника на мелководье посредством исключения проникновения частиц грунта внутрь ПИ, которая дополнительно повышается также за счет уравновешенной конструкции ПИ при амортизации нижнего выхлопа выхлопом сжатого воздуха вверх.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 13705 U1, 10.05.2000 (прототип).
2. RU 23339 U1, 10.06.2002 (аналог).
3. RU 2046372 С1, 20.10.1995 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 15117 U1, 20.09.2000.
5. RU 2171477 C1, 27.07.2001.
6. RU 15795 U1, 10.11.2000.
7. RU 2034310 C1, 30.04.1995.
8. RU 21444 U1, 27.12.2001.
9. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: Недра, 1981, 464 с. (с.190-198).