ИСТОЧНИК "СКАТ" ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ В СКВАЖИНАХ

ИСТОЧНИК «СКАТ для ВОЗБУЖДЕНИЯ УИРУГИХ КОЛЕБАНИЙ В СКВАЖИНАХ
Техническое решение относится к конструктивному вынолнению устройств для возбуждения упругих сейсмических колебаний и может быть иснользовано в области разведочной геофизики, преимущественно в скважинах.
В настоящее время известны многочисленные устройства 2-7 для возбуждения (генерирования) упругих колебаний (сейсмической энергии), общие принципы построения которых подробно описаны в 2,3, которые отличаются высокой точностью синхронизации воздействия.
В известных источниках возбуждения упругих колебаний такого типа 2,3 для инициирования разряда между электродами устанавливается проволока, подаваемая в межэлектродный зазор с помощью механизма подачи. Источники 2,3 электроразрядного типа содержат зарядное, накопительное и разрядное устройства, приемный и подающий электроды, кассету (катущку) с инициирующей проволокой, а также механизм зажима и подачи проволоки.
В подобных устройствах 2,3 механизм подачи проволоки представляет, как правило, достаточно сложное устройство, которое трудно герметизировать в скважинном приборе (корпусе). Одним из основных недостатков устройств 2,3 является возможность
МПК: GO 1 V 1/157
приваривания проволоки к электроду, недолговечность электродов и , как следствие,- преждевременные отказы в работе источника.
Среди известных электроразрядных источников получили распространение источники с механизмом подачи проволоки соленоидального типа 1, которые наиболее близки по технической сущности в предлагаемому техническому решению.
Источник 1 для возбуждения упругих колебаний в скважинах, принятый за прототип содержит размещенные внутри корпуса и последовательно соединенные зарядное устройство , накопительное устройство, разрядное устройство и блок возбуждения упругих колебаний, включающий пропускающий и приемный графитовые электроды, а также механизм подачи инициирующей проволоки с катушки. При этом механизм подачи проволоки содержит катушку с запасом проволоки, возвратную пружину, соленоид, проталкивающие и удерживающ 1е ролики.
Однако источник 1 имеет существенный недостаток: проволока, сматываемая с катущки и подаваемая в межэлектродное пространство, имеет остаточную деформацию, и ее изгиб постоянно находится в одной и той же плоскости, что приводит к одностороннему износу пропускающего и приемного электрода и снижению их долговечности. Из-за короткого срока службы электродов преждевременно выходит из строя все устройство. Кроме того, возможно приваривание проволоки к электроду, что приводит к смятию проволоки и отказу в работе всего устройства.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании такого конструктивного выполнения источника для возбуждения упругих колебаний в скважинах, в механизме подачи инициирующей проволоки которого реализована возможность
протяжки проволоки при одновременной ее прокрутке вокруг оси, что позволяет снизить износ электродов за счет равномерного распределения точек контакта проволоки с электродами.
Основной технический результат предложенной конструкции источника, получившего специальное название «Скат,- повышение надежности и срока работы источника за счет исключения возможного приваривания вращаюш;ейся вокруг своей оси проволоки посредством специальной конструкции кинематических связей механизма подачи проволоки, а также за счет равномерного износа электродов при электроразрядах. При этом достаточно сложное устройство механизма протяжки проволоки соленоидального типа в прототипа 1 замещается функционально адекватным, но более рациональным и надежным устройством, содержащим электропривод и кинематическую систему из шестерен и щестерен-роликов.
Технический результат достигается следующим образом. Источник для возбуждения упругих колебаний в скважинах содержит размещенные внутри корпуса и последовательно соединенные зарядное устройство, накопительное устройство, разрядное устройство и блок возбуждения упругих колебаний, включающий пропускающий и приемный графитовые электроды, а также механизм подачи инициирующей проволоки с катушки.
Отличительной особенностью источника «Скат является то, ЧТО механизм подачи инициирующей проволоки с катущки выполнен с возможностью протяжки проволоки при одновременной ее прокрутке вокруг своей оси, при этом катущка с запасом проволоки установлена на основании держателя, выполненного в виде скобы с возможностью вращения вокруг оси, определяемой направлением протягиваемой проволоки.
гГ4/гС /Ск
{
Отличием источника «Скат является также то, что механизм подачи инициирующей проволоки выполнен в виде электропривода, кинематически связанного со стороны катушки с запасом инициирующей проволоки через конические щестерни со скобообразным держателем, в котором установлена катущка , а со стороны приемного графитового электрода- с шестернями-роликами, имеющими круговые пазы прямоугольной формы, причем соотношение передач в шестернях выбрано таким образом, что за один цикл подачи проволоки она поворачивается вокруг своей оси на угол, не равный 360°.
При этом одна из конических шестерен образует с держателем проходное отверстие, через которое пропушена инициирующая проволока.
Глубина а круговых пазов щестерен-роликов выбирается из соотнощения:
а  (т + d/2),
где т- модуль зацепления; d- диаметр проволоки.
Кроме того, источник отличается тем, что пропускающий графитовый электрод помещен в металлический стакан, снабженный крыщкой, армированной со стороны приемного электрода пластиной из твердосплавного материала , при этом в крыщке выполнено сквозное центральное отверстие, диаметр которого составляет 2-3 диаметра инициирующей проволоки.
Фиг.1 иллюстрирует конструкцию источника «Скат для возбуждения упругих колебаний в скважинах в части основных функциональных узлов, на фиг.2 приведена схема механизма подачи
проволоки, на фиг.З приведен вариант выполнения пропускающего электрода.
Схема источника «Скат (фиг.1) содержат корпус 1, внутри которого размещены зарядное устройство 2, накопительное устройство 3, разрядное устройство 4 и блок5 возбуждения упругих колебаний, включающий пропускающий электродб, приемный электрод 7 и механизм инициирующей проволоки 9. Механизм 8 подачи проволоки (фиг2) содержит катущку 10 с запасом инициирующей проволоки9, установленную на основании скобообразного держателя 11, вращающегося вокруг оси 0-0 при сматывании проволоки с катущки, а также электропривод (электродвигатель) 12 с редуктором 13, на валу которого закреплена ведущая щестерня 14, которая посредством конической щестерни 15 связана с конической щестерней 16 , жестко связанной с держателем И и находящейся на полом валу 17. При этом щестерня 16 имеет отверстие в центре для пропускания проволоки 9, которая проходит через пару захватывающих щестерен-роликов 18 и 10 с пазами 20; щестерни-ролики 18 и 19 приводятся во вращение при помощи ведущей щестерни 13. Пропускающий электрод 6 (фиг.З) помещен в металлический стакан 21. Источник связан с наземным блоком управления кабелем (на фиг. не показан).
Источник «Скат работает следующим образом. По команде от наземного блока управления по кабелю от зарядного устройства 2 производится зарядка накопительного устройстваЗ. Одновременно с этим в блоке 5 включается электродвигатель 12 механизма 8 подачи проволоки9, который через редуктор 13 и ведущую щестерню 14 приводит в движение тянущие щестерни-ролики 18 и 19 , а через конические щестерни 15 и 16- держатель 11с катущкой 10. Шестерняролик 18 закреплена на неподвижном щарнире, а щестерн:я-ролик 19- на
подпружиненном шарнире, что ведет к зацеплению шестерен-роликов 18 и 19 . Соотношение передач в шестернях 14,15,16 и 14, 18, 19 выбрано таким образом, что держатель 11 с катушкой 10 поворачиваются вокруг оси 0-0 за один цикл подачи инициирующей проволоки 9 на угол, не равный 360°. Проволока 9 перемеш;ается вдоль оси 0-0 и проходит через пропускающий электрод блока 6 блока 5, помещенный в стакан 21, имеющий центральное отверстие в направлении к приемному электроду 7. При этом для исключения приваривания проволоки 9 к крышке стакана 21 необходимо , чтобы диаметр этого отверстия был не менее двух (2-3) диаметров пропускаемой проволоки 9: наличие минимального зазора между электродом 6 и проволокой 9 обеспечивает надежный контакт между ними и беспрепятственное прохождение проволоки 9. Проволока проходит в пазах 20 шестерен 18 и 19, при этом паз 20 выполнен глубиной а  (ш + d/2), что обеспечивает надежное зацепление. Шестерни 18 и 19 захватывают проволоку 9 и одновременно находятся в зацеплении.
В результате катушка 10с проволокой 9 врашается вокруг оси 0101, а проволока 9 прокручивается вокруг своей оси 0-0. После того, как проволока 9 достигает приемного электрода 7, электродвигатель 12 останавливается. По команде от блока управления включается разрядное устройство  накопительное устройство 3 разряжается на проволоку, образуя гидроволну, распространяюшуюся в окружающее скважинное пространство. После разряда устройства 4 начинается следующий цикл возбуждения упругих колебаний.
Таким образом, конструктивные особенности механизма протяжки проволоки в источнике «Скат реализуют протяжку проволоки при одновременной ее прокрутке вокруг оси, что позволяет
снизить износ электродов за счет равномерного распределения точек контакта проволоки с электродами. При этом по сравнению с прототипом 1 и аналогами 2,3 повышается надежность работы и долговечность источника при рациональном упрощении механизма протяжки проволоки.
источники по УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. ПРОТОТИН и АНАЛОГИ:
1.Нат. РФ № 1421113, МКИ GO 1VI57, Per. в Госреестре изобретений 21.02.1996 г. (прототип).
2.Способы и устройства для излучения акустических сигналов / Отчет о патентных исследованиях в объеме тематического поиска.- Ростов-на-Дону : ВЦНУ, 1984-61с. (аналоги),
3.Сейсморазведка. Справочник геофизика /Иод ред. И.И. Гурвича, В.П. Номоконова.- М.: Недра, 1981, 464с. (аналоги: с. 190-198).
П. Дополнительные источники по уровню техники:
4.Иат. РФ № 2046372, МИК GO1V 1/02, 1/04, 1/137, опубл.: БИ , 1995, №29.
5.Иат. РФ № 2110813, МИК GO1V 1/02, 1/138, опубл. : БИ, 1998, №13.
6.Св-во на ИМ № 15117, МИК Е 21В 44/00, опубл.: БИМИ, 2000, № 26.
7.Иат. РФ № 2171477, МИК GO1V 1/00, 1/02, опубл.: БИМИ, 2001, №21.