ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ "МАЛЫШ"

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. Кроме того в ПИ [3] длина подрывного канала не является минимальной, что увеличивает время срабатывания (взрыва) ПИ.
Известный ПМ [2] позволяет устранить ряд недостатков ПИ [3] и при этом обеспечивает исключение попадания мелких фракций грунта в ПИ. 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. При этом ПИ [2] снабжен уплотнителями в виде кольцевых манжет и постоянными магнитами, а на верхней гайке установлен геркон.
Недостатком ПИ [2], как и других аналогов, является усложненность конструкции ввиду наличия подвижного цилиндра и фигурного штока, что, в ряде случаев, может повлечь снижение надежности его работы.
Наиболее близким по назначению и конструкции к предложенному техническому решению является ПИ [1], принятый за прототип. ПИ [1] содержит цилиндрический корпус, снабженный запускающим электропневмоклапаном, каналом подачи сжатого воздуха и размещенными на боковой поверхности выхлопными окнами, а также размещенной в корпусе рабочей пневмокамерой. При этом между корпусом и пневмокамерой размещен сопряженный с корпусом фигурный цилиндрический шток, выполненный с возможностью перемещения относительно выхлопных окон корпуса.
Однако, конструкция фигурного цилиндрического штока в ПИ [1] достаточна сложна, что, в ряде случаев, может привести к снижению надежности ПИ. Кроме того, в конструкции [1] затруднительно получить большую мощность выхлопа (взрыва) при минимизации размеров корпуса ПИ.
Сущность предлагаемого устройства заключается в создании такого пневматического источника сейсмических сигналов, который путем специального конструктивного выполнения позволил бы, используя достоинства ПИ [1, 2], обеспечить синергию по достижению максимальной амплитуды сигналов при небольших габаритах ПИ и повысить надежность его работы посредством замены достаточно сложных узлов фигурного штока и поршня на более эффективную конструкцию.
Основной технический результат предлагаемого пневматического источника сейсмических сигналов (специальное название - «МАЛЫШ») -повышение надежности работы ПИ за счет рационального конструктивного решения его узлов, а также обеспечение максимальной мощности выхлопа (взрыва) при небольших габаритах ПИ. Дополнительное повышение надежности работы ПИ достигается за счет исключения попадания абразивных частиц грунта вовнутрь пневмокамеры ПИ и уравновешенности конструкции (с четырьмя крестообразными выхлопными каналами). Кроме того, достоинством ПИ «МАЛЫШ» может служить возможность использования обратной связи для точной фиксации момента взрыва.
Технический результат достигается следующим образом.
Пневматический источник сейсмических сигналов, содержит цилиндрический корпус, снабженный запускающим электропневмоклапаном, каналом подачи сжатого воздуха, выхлопными окнами, а также размещенной в корпусе рабочей пневмокамерой с подведенным к ней каналом подрыва.
Отличительной особенностью пневмоисточника «МАЛЫШ» является то, что электропневмоклапан снабжен челноком и таблеткой со сквозным отверстием по размеру канала подрыва, в рабочей пневмокамере установлен затвор с подрывающими бровками, взаимодействующий с таблеткой пневмокамеры. При этом сквозное отверстие таблетки пневмокамеры сообщается с выхлопными окнами посредством выполненных крестообразно по отношению друг к другу четырех выхлопных каналов, а рабочая
пневмокамера выполнена в виде двух сообщающихся посредством четырех отверстий отделений, размещенных сверху и снизу выхлопных каналов.
Отличием пневмоисточника также является то, что для точной фиксации момента срабатывания (взрыва) он дополнительно снабжен обратной связью, включающей постоянные магниты, геркон и датчик давления.
Кроме того, пневмоисточник отличается тем, что челнок электропневмоклапана, таблетка электропневмоклапана, а также затвор и таблетка рабочей пневмокамеры снабжены кольцевыми уплотнителями, выполненными в виде кольцевых манжет.
Чертеж иллюстрирует конструкцию пневмоисточника «МАЛЫШ» в части основных функциональных узлов.
Пневмоисточник содержит цилиндрический корпус 1, запускающий электропневмоклапан 2, канал 3 подачи сжатого воздуха, выхлопные окна 4 и размещенную в корпусе рабочую пневмокамеру 5 с подведенным к ней каналом 6 подрыва. Электропневмоклапан 2 снабжен челноком 7 и таблеткой 8 со сквозным отверстием по размеру канала 6 подрыва. В рабочей пневмокамере 5 установлен затвор 9 с подрывающими бровками 10, взаимодействующий с таблеткой 11 пневмокамеры. Пневмокамера 5 выполнена в виде двух отделений, размещенных сверху и снизу выхлопных каналов с выхлопными окнами 4. Челнок 7, таблетка 8 электропневмоклапана 2, а также затвор 9 и таблетка 11 пневмокамеры 5 снабжены кольцевыми уплотнителями 12. Верхнее и нижнее отделения пневмокамеры 5 сообщаются посредством отверстий 13.
Пневмоисточник «МАЛЫШ» работает следующим образом.
Сжатый воздух высокого давления поступает по линии подачи и прижимает челнок 7 электропневмоклапана 2 к таблетке 8, тем самым закрывая подрыв на пневмокамеру 5. Сжатый воздух, поступающий по каналу 3, двигает затвор 9 вниз, прижимая его к таблетке 11 пневмокамеры 5.
В точках взаимодействия создается контактное давление. Пневмокамера готова к работе.
При подаче импульса тока на катушку электропневмоклапана 2 челнок 7 движется вверх, освобождая сквозное отверстие таблетки 8. Сжатый воздух по каналу 6 подрыва попадает на подрывающие бровки 10, двигает затвор 9 пневмокамеры 5 вверх вследствие контактного давления в точках его взаимодействия с таблеткой 11. Затвор 9 открывает сквозное отверстие таблетки 11 рабочей пневмокамеры 5, и воздух с большой мощностью выбрасывается через выхлопные каналы с выхлопными окнами 4. Сообщение верхнего и нижнего отделений рабочей пневмокамеры 5 осуществляется посредством четырех отверстий 13. Происходит рабочий выхлоп (взрыв).
Поскольку четыре выхлопных канала с выхлопными окнами 4 выполнены в корпусе 1 крестообразно по отношению друг к другу, то при срабатывании (взрыве) корпус 1 остается уравновешенным. Вследствие того, что все кольцевые уплотнительные элементы 12 (челнока 7 и таблетки 8 электропневмоклапана 2, а также затвора 9 и таблетки 11 пневмокамеры 5) находятся в среде сжатого воздуха, подсос микрочастиц грунта в пневмокамеру 5 исключен.
В частных случаях выполнения ПИ «МАЛЫШ» для точной фиксации момента срабатывания (взрыва) может быть (аналогично [2]) снабжен обратной связью, включающей постоянные магниты, геркон и датчик давления.
После выхлопа челнок 7 и затвор 9 возвращаются в исходное положение, и процесс повторяется.
Таким образом, конструктивные особенности предлагаемого ПИ вносят в известные технические решения [1-3] усовершенствования, которые повышают надежность ПИ и обеспечивают максимальную мощность выхлопа (взрыва) при небольших габаритах ПИ, что позволяет эффективно использовать его на предельном мелководье и на заболоченной местности при глубинах от 0,4 м, в том числе в составе протяженных групп.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 13433 U1, 10.04.2000 (прототип).
2. RU 21444 U1, 27.12.2001 (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 С1, 27.07.2001.
6. RU 15795 U1, 10.11.2000.
7. RU 2034310 С1, 30.04.1995.
8. RU 13705 U1, 10.05.2000.
9. Сейсморазведка. Справочник геофизика / Под ред. И.И.Гурвича, В.П.Номоконова. - М.: Недра, 1981, 464 с. (с.190-198).