KR102102953B1 - Shear wave apparatus for downhole seismic method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to a shear wave generator for exploring downhole seismic waves.
일반적으로 다운홀 탄성파 탐사 기법(Downhole seismic method, ASTM D 7400)은 지층별 탄성파(P파, S파)속도를 파악함으로서 대상지역의 동역학적 특성파악 및 동적지반정수를 산출하여 구조물의 안전과 합리적 설계를 위한 동적지반정보를 제공한다. 잦은 지진 발생으로 건축물, 토목구조물 등의 내진설계에 필요하고, 지층의 탄성파(P파, S파)속도를 구하는 방법 중 한가지이며, 기준 규모 이상의 시설물 설치 시 반드시 수행되어야 하는 탐사이다.In general, the downhole seismic method (ASTM D 7400) grasps the velocity of seismic waves (P waves, S waves) by strata, calculates the dynamic characteristics of the target area, and calculates the dynamic ground constant to ensure the safety and rationality of structures. Provides dynamic ground information for design. It is necessary for seismic design of buildings, civil structures, etc. due to frequent earthquakes, and is one of the methods to obtain the seismic (P-wave, S-wave) velocity of the strata, which is an exploration that must be performed when installing facilities above the standard scale.
지표에서 탄성파를 발생시키고 시추공 내에 삽입된 수신기(3성분 지오폰)를 통하여 심도별로 탄성파 도달시간을 기록, 분석하여 원지반의 지층별 탄성파속도(종파 및 횡파)를 측정한다. 탄성파를 발생시키기 위해 햄머를 이용하여 지표에 고정된 플레이트를 수직 및 수평 방향으로 가격한다. 수직 가격 시 입자의 운동이 파의 진행방향과 동일한 종파가 주로 발생하고, 수평 가격 시 입자의 운동이 파의 진행방향에 수직인 횡파가 주로 발생한다.Generates seismic waves at the surface and records and analyzes the arrival time of seismic waves for each depth through a receiver (three-component geophone) inserted into the borehole to measure the seismic velocity (longitudinal and transverse waves) of each layer of the ground. In order to generate seismic waves, a plate fixed to the ground is hammered in a vertical and horizontal direction using a hammer. At the vertical price, a longitudinal wave in which the motion of the particle is the same as that of the wave occurs mainly, and at a horizontal price, a transverse wave in which the motion of the particle is perpendicular to the direction of the wave occurs mainly.
탄성파의 수신은 3성분(수직성분 1, 수평성분 2) 클램핑 지오폰(Clamping Geophone)을 이용하여 수신된다. 종파의 경우 주로 지오폰의 수직성분에 기록되고 횡파의 경우 수평성분에 주로 기록되며 횡파의 타격방향에 따라 위상변화를 보이는데, 정확한 도달시간 기록을 위하여 좌우 두 방향으로 타격하여 180ㅀ의 위상차를 확인한다.The reception of the seismic wave is received using a three-component (
P파는 전파방향과 진동방향이 서로 평행하게 진행하며 경계면에서 반사, 굴절 시 P파 및 변환된 SV파로 된다. 그리고 S파는 전파방향과 진동방향이 서로 직각으로 진행하는 데 그들의 방향이 수평방향으로 직각일 때를 SH파, 수직방향으로 직각일 때를 SV파라고 한다. 이 S파는 경계면에서 반사 굴절할 때 SV파는 SV파와 변환된 P파로 되나 SH파는 경계면에서 변환되지 않고 고유의 성질을 유지하고 있기 때문에 보통 S파 탐사라고 하면 SH파를 이용하는 것이다.The P wave propagates in the direction of propagation and vibration parallel to each other, and becomes a P wave and a converted SV wave when reflected and refracted at the interface. The S wave propagates in the direction of propagation and the vibration at right angles. When their direction is perpendicular to the horizontal direction, it is called the SH wave, and when it is perpendicular to the vertical direction, it is called the SV wave. When the refraction of the S wave is reflected at the interface, the SV wave is converted into an SV wave and a converted P wave, but since the SH wave is not converted at the interface, it maintains its own properties.
S파를 발생시키는 방법은 여러 가지가 있으나 그 중 Puzyrev et al.(1966)은 3개의 구멍 속에 화약을 장전하여 순차적으로 폭발시키는 것으로, Stslab, 그리고 Beeston et al.(1977)은 직각평판을 양측에서 수평적으로 타격시키는 비폭발형 진원으로, Marthor, 석유탐사 등에 이용되며 널리 알려진 수평 Vibrosies 등이 있다. There are several ways to generate S-waves, among which Puzyrev et al. (1966) loads explosives in three holes and sequentially explodes. Stslab, and Beeston et al. (1977) both face right-angled plates. As a non-explosive epicenter that strikes horizontally, it is used for Marthor, oil exploration, etc., and is widely known as horizontal vibrosies.
동적계수는 실내시험 또는 현장 밀도검층에서 구한 밀도값(ρ)을 이용하여 아래의 수학식1로 계산한다.The dynamic coefficient is calculated by using
종래기술에 의한 다운홀 탄성파 탐사는 도 1과 도 2에 모식도로 도시된 바와 같다. 이때 충격이 가해지는 플레이트로 목재 플레이트를 사용하게 되는데, 이러한 목재 플레이트는 내구성 부족한 문제점이 있었다.The downhole seismic survey according to the prior art is as shown in a schematic diagram in FIGS. 1 and 2. At this time, a wooden plate is used as a plate to which an impact is applied, but this wooden plate has a problem of insufficient durability.
또한, 도 2를 참고하면, 목재 플레이트의 경우에는 발생 파형(신호)가 불량하게 되는 바, 플레이트의 탄성 부족으로 햄머 타격 시 에너지 전달 미흡하고, 이로 인하여 탐사 해석에 기본이 되며 매우 중요한 신호의 초동(초기진동) 시간을 규정하는 어려움 있었다.In addition, referring to FIG. 2, in the case of a wooden plate, the generated waveform (signal) becomes poor. As a result of insufficient elasticity of the plate, energy transmission is insufficient when hitting a hammer, which is the basis for exploratory analysis and initiates a very important signal. (Initial vibration) It was difficult to define the time.
더불어, 접지력 부족으로 발생된 탄성파의 효과 미흡하여 지표에 미끄러짐 발생하게 되고, 탄성파 발생을 위해 과도하게 충격을 가하게 되고 이로 인해 파편, 햄머 미끄러짐 등의 작업자의 안전이 우려되는 문제점이 있었다.In addition, the effect of the elastic wave generated due to the lack of gripping force is insufficient to cause slipping on the surface, and excessive impact is applied to generate the elastic wave, thereby causing safety problems such as debris and hammer slipping.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 햄머 타격 시 에너지 전달을 확실하게 이루어지도록 하여 신호의 초동(초기진동) 시간을 용이하게 규정할 수 있고, 미끄럼 발생과 파편 발생을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치를 제공하는 것이다.The object of the present invention is to solve this problem, it is possible to reliably define the initial start (initial vibration) time of the signal by ensuring that energy transmission is reliably achieved when hitting the hammer, and it is safe by preventing slip and debris generation. It is to provide a shear wave generator for exploring downhole seismic waves that can prevent accidents in advance.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 탄성파 탐사를 위하여 전단파를 지면으로 전달할 수 있도록 지면에 밀착 및 안착되는 금속재의 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 좌우에 연결되고 타격에 의해 발생된 전단파를 상기 베이스 플레이트로 전달하는 타격판; 상기 타격판에 공기압에 의해 가속된 햄머용 총알이 충돌하여 전단파를 발생시키도록 상기 햄머용 총알을 장전 및 발사시키는 에어건; 및 상기 에어건에 의해 발사된 햄머용 총알을 상기 타격판까지 안내하는 유도관;을 포함할 수 있다.As a specific means for achieving the above object, the present invention, the base plate of the metal material that is in close contact with and seated on the ground to transmit the shear wave to the ground for seismic survey; A striking plate which is connected to the left and right sides of the base plate and transmits a shear wave generated by the blow to the base plate; An air gun for loading and firing the hammer bullet so that the hammer bullet accelerated by air pressure collides with the striking plate to generate a shear wave; And an induction pipe guiding the bullet for the hammer fired by the air gun to the striking plate.
이때, 상기 베이스 플레이트 하면에는 고정된 위치를 고수할 수 있도록 지면에 삽입되는 복수개의 스파이크가 구비될 수 있다.At this time, a plurality of spikes may be provided on the bottom surface of the base plate to be inserted into the ground to adhere to a fixed position.
이때, 상기 타격판에는 상기 햄머용 총알이 충돌한 다음 상측으로 반발력이 형성되도록 타겟 경사면이 구비될 수 있다.At this time, the hitting plate may be provided with a target inclined surface so that a repulsive force is formed upward after the hammer bullet collides.
이때, 상기 에어건은, 고압가스가 충진되는 제1챔버와 제2챔버가 형성되고, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 고압가스가 분출되는 분출통로가 형성되며, 상기 제1챔버에는 고압가스를 공급하기 위한 고압가스 공급로가 형성된 본체; 상기 제1챔버와 상기 제2챔버의 고압가스 출구를 막을 수 있도록 각 챔버에 대응되는 제1캡과 제2캡이 형성되고, 상기 제1캡은 상기 제1챔버의 출구 내측에 밀착되고 상기 제2캡은 상기 제2챔버의 출구 외측에 밀착되며, 상기 제1캡과 제2캡은 커넥팅 로드에 의해 연결되어 일체로 거동하고, 고압가스를 충진하기 위하여 상기 제1챔버와 제2챔버가 연통되도록 상기 커넥팅 로드 중앙에 연결통로가 형성된 캡 부재; 및 일단은 상기 제1챔버에 연통되고 타단은 상기 제1캡의 제1챔버와의 밀착면에 연통되며, 그 사이에 밸브가 구비됨으로써 상기 밸브의 작동에 의해 상기 캡 부재가 이동하여 상기 제1챔버와 제2챔버가 개방되고 그 내측의 고압가스가 상기 분출통로와 유도관을 통하여 분출하도록 제어하는 트리거;를 포함할 수 있다.At this time, in the air gun, a first chamber and a second chamber in which high pressure gas is filled are formed, and an ejection passage through which high pressure gas is ejected is formed between the first chamber and the second chamber, and the first chamber is provided with high pressure gas. The main body is formed of a high pressure gas supply path for supplying; The first cap and the second cap corresponding to each chamber are formed to prevent the high-pressure gas outlets of the first chamber and the second chamber, and the first cap is in close contact with the inside of the outlet of the first chamber and the first The 2 caps are in close contact with the outside of the outlet of the second chamber, and the first cap and the second cap are connected by a connecting rod to be integrally operated, and the first chamber and the second chamber communicate with each other to fill high pressure gas. A cap member having a connection passage formed in the center of the connecting rod to be possible; And one end is in communication with the first chamber, the other end is in communication with the first chamber of the first cap, the valve is provided between them, the valve member is provided by the operation of the valve to move the cap member to the first It may include; a trigger for controlling the chamber and the second chamber is opened and the high-pressure gas inside thereof is ejected through the ejection passage and the induction pipe.
이때, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브일 수 있다.At this time, the valve may be a solenoid valve.
이때, 상기 제1챔버와 제2챔버로부터 상기 분출통로로 고압가스 분출 시 서로 간섭하지 않도록 상기 제1챔버와 제2챔버의 출구 사이에 설치된 분리막을 더 포함할 수 있다.In this case, when the high-pressure gas is ejected from the first chamber and the second chamber to the ejection passage, a separation membrane installed between the outlets of the first and second chambers may be further included so as not to interfere with each other.
이때, 상기 유도관의 회전 각도를 제어할 수 있도록 설치된 스톱퍼를 더 포함할 수 있다.At this time, it may further include a stopper installed to control the rotation angle of the guide tube.
이때, 상기 햄머용 총알이 상기 타격판을 타격한 다음, 유도관 내부의 나머지 고압가스가 배출되는 배출구가 형성될 수 있다.At this time, after the hammer bullet hits the hitting plate, an outlet through which the remaining high-pressure gas is discharged may be formed.
이때, 상기 에어건과 상기 유도관의 연결부위는 고정관에 상기 유도관이 회전 가능하게 설치되어 이루어지되, 상기 고정관은 상기 에어건의 고압가스가 분출되는 분출통로에 연통되도록 고정되고, 상기 유도관은 상기 고정관 내부에 일부가 회전 가능하도록 삽입되고 상기 고정관보다 작은 직경을 가질 수 있다.At this time, the connection portion of the air gun and the induction pipe is made of the induction pipe is rotatably installed in the fixed pipe, the fixed pipe is fixed to communicate with the jet passage through which the high pressure gas of the air gun is ejected, the induction pipe is the A part of the inside of the fixed tube is rotatably inserted and may have a smaller diameter than the fixed tube.
이때, 상기 고정관의 내측에는 실리콘이 각도에 따라 두께가 선형적으로 증가하도록 도포되되, 상기 유도관 중 상기 고정관에 삽입된 부분에는 상기 고정관과 유도관 사이로 연통되는 에어 벤트가 형성되고, 상기 에어 벤트는 상기 유도관이 수평인 경우에는 상기 실리콘에 완전히 덮여 밀폐되고, 상기 유도관이 수직으로 세워질수록 개방됨으로써 상기 햄머용 총알이 자중에 하강하여 재장전될 수 있다.At this time, the inside of the fixed pipe is coated so that the thickness of the silicone increases linearly with angle, an air vent communicating between the fixed pipe and the guide pipe is formed in a portion of the guide pipe inserted into the fixed pipe, and the air vent When the induction pipe is horizontal, it is completely covered and sealed with the silicone, and as the induction pipe is erected vertically, it can be opened and reloaded by dropping the bullet for the hammer.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention as described above has the following effects.
(1) 본 발명은 햄머 타격 시 에너지 전달 확실하게 이루어지도록 하여 탄성파형 신호를 향상시켜 초동(초기진동) 시간을 용이하게 규정할 수 있다.(1) The present invention can easily define the initial (initial oscillation) time by improving the elastic wave signal by ensuring that energy transmission is reliably achieved when the hammer is hit.
(2) 본 발명은 미끄럼 발생과 파편 발생을 방지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.(2) The present invention can prevent the occurrence of safety accidents by preventing the occurrence of slipping and debris.
도 1은 종래기술에 의한 하향식 탄성파 검층 모식도와 플레이드이다.
도 2는 종래기술에 의한 발생된 PS파의 파동전파 양상과 시추공 내 각 수신성분별 신호의 초동극성변화이다.
도 3은 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치를 이용하여 탄성파 탐사를 진행하는 모식도이다.
도 4는 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치의 분해 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치의 평면도이다.
도 6과 도 7은 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치의 정면도로서, 도 6은 작동 전, 도 7은 작동 후를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 A부의 상세 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치의 일부 구성요소인 에어건의 서로 다른 실시예들의 단면도이다.1 is a schematic diagram of a top-down seismic layer according to the prior art and a plate.
Figure 2 is a wave propagation pattern of the PS wave generated by the prior art and the superpolar polarity change of the signal for each receiving component in the borehole.
FIG. 3 is a schematic diagram of seismic exploration using a shear wave generator for downhole seismic exploration according to the present invention.
4 is an exploded plan view of a shear wave generator for exploring downhole seismic waves according to the present invention.
5 is a plan view of a shear wave generator for downhole seismic exploration according to the present invention.
6 and 7 are front views of a shear wave generator for downhole seismic survey according to the present invention, FIG. 6 shows before operation and FIG. 7 shows after operation.
8 is a detailed cross-sectional view of part A shown in FIG. 7.
9 to 11 are cross-sectional views of different embodiments of an air gun which is a component of a shear wave generator for downhole seismic survey according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals are attached to the same or similar elements throughout the specification.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and one or more other features. It should be understood that the presence or addition possibilities of fields or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance. In addition, when a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "above" another part, this includes not only the case "directly above" another part but also another part in the middle. Conversely, when a portion of a layer, film, region, plate, or the like is said to be “under” another portion, this includes not only the case “underneath” another portion, but also another portion in the middle.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치(1)를 보다 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a
본 발명의 제1실시예에 따른 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치(1)는, 도 3 내지 도 11을 참고하면, 베이스 플레이트(10), 타격판(20), 에어건(110), 유도관(120)을 포함한다.The
도 3을 참고하면, 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치(1)는 전단파를 발생시키는 부분을 발명한 것이다. 즉 나머지 부분은 종래 기술과 거의 동일하다. 시추공(2)에는 케이블(13)을 통하여 수신기(14)가 설치되어 있고, 지상에는 제어부를 포함하는 전장부(12)가 설치되어 기록 연산을 하게 된다. 이때 작업자가 베이스 플레이트(10) 상면에 서서 자신의 몸무게로 플레이트(10)를 누른 상태에서 스위치(11)를 이용하여 솔레노이드 밸브(116)를 제어함으로써 작업을 용이하게 진행할 수 있게 된다.Referring to FIG. 3, as shown, the
상기 베이스 플레이트(10)는, 도 3 내지 도 7을 참고하면, 탄성파 탐사를 위하여 전단파를 지면으로 전달할 수 있도록 지면에 밀착 및 안착된다.3 to 7, the
이때, 도 3을 참고하면, 작업자가 자중으로 베이스 플레이트(10)를 누르게 되기 때문에 별도의 하중을 갖는 부재가 필요치 않다. 물론 더 하중이 필요하면 더 중량체 등을 부가할 수 있을 것이다.At this time, referring to FIG. 3, since the operator presses the
이때, 상기 베이스 플레이트(10) 하면에는 고정된 위치를 고수할 수 있도록 지면에 삽입되는 복수개의 스파이크(120b)가 구비될 수 있다. 상기 복수개의 스파이크(120b)는 지면 내측으로 삽입될 수 있도록 하단부가 뾰족한 쐐기 형태로 이루어질 수 있고, 베이스 플레이트(10) 하면에 고르게 분포하도록 배치할 수 있다.At this time, the
이때, 상기 베이스 플레이트(10)의 내구성을 증대시킬 필요가 있고, 이를 위하여 충격에 강한 알루미늄 합금을 적용할 수 있다. 또한 보수에 용이하도록 교환이 가능한 형태로 제작하는 것이 바람직할 것이다. 이렇게 금속 플레이트(10)를 적용함으로써 에너지 전달이 용이하게 이루어지기 때문에 정확하고 안정적인 파형 발생을 기대할 수 있고, 주파수 특성 증대도 기대할 수 있다. 또한 베이스 플레이트(10) 내부는 중공으로 제작하여 무게를 줄일 수 있고, 이로 인해 운반이 매우 용이하게 된다.At this time, it is necessary to increase the durability of the
상기 타격판(20)은, 도 3 내지 도 7을 참고하면, 상기 베이스 플레이트(10)의 좌우에 연결되고 타격에 의해 발생된 전단파를 상기 베이스 플레이트(10)로 전달한다.The
이때, 상기 타격판(20)에는 햄머용 총알(1-3kg)이 충돌한 다음 상측으로 반발력이 형성되도록 타겟 경사면(20a)이 구비될 수 있다. 이렇게 타겟 경사면(20a)이 구비되면 그 경사면 각도에 따라 조금씩 상기 햄머용 총알의 움직임이 변화할 것이나, 벡터 힘의 합력에 의해 어찌 되어든 경사면의 수직성분 벡터가 존재하기 때문에 상기 햄머용 총알이 상측방향으로 이동할 수 있는 힘을 제공받게 된다.At this time, the hitting
이때, 상기 타겟 경사면(20a)은 평면이 아니라 기울기가 증가 또는 감소하는 곡면으로 이루어질 수도 있을 것이다.At this time, the target inclined
이때, 타격판(20)은 금속 플레이트(10) 좌우에 배치할 수 있고, 역시 충격에 강한 알루미늄 합금을 적용할 수 있을 것이다. 이에 따라, 타격 시 상승하는 힘의 반작용으로 P파가 발생하게 되기 때문에 결국에는 P파와 S파가 동시에 발생하게 된다.At this time, the
상기 에어건(110, 210, 310)은, 도 3 내지 도 11을 참고하면, 상기 타격판(20)에 공기압에 의해 가속된 햄머용 총알(130)이 충돌하여 전단파를 발생시키도록 상기 햄머용 총알(130)을 장전 및 발사시킬 수 있다.The air gun (110, 210, 310), referring to Figures 3 to 11, the hammer bullets accelerated by the air pressure to the
이때, 상기 에어건(110)은 본체(111), 갭 부재(113), 트리거(114,116)를 포함할 수 있다.At this time, the
이때, 상기 본체(111)는, 고압가스가 충진되는 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b)가 형성되고, 상기 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b) 사이에 고압가스가 분출되는 분출통로(111c)가 형성되며, 상기 제1챔버(111a)에는 고압가스를 공급하기 위한 고압가스 공급로(115)가 형성될 수 있다.At this time, the
이때, 상기 본체(111)는 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 길이 방향을 길게 원통형으로 형성되고, 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b)가 각 끝단에 형성되어 있고, 그 사이는 이격되어 상기 분출통로(111c)가 길이방향에 대하여 수직방향으로 형성되어 있다. 따라서 상기 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b)의 고압가스는 분출되면서 수직방향으로 꺾여 분출되기 때문에 이 부분에 대한 고압가스의 흐름을 고려할 필요가 있다. 이를 위하여 도 10 및 도 11을 참고하면, 상기 제1챔버(211a, 311a)와 제2챔버(211b, 311b)로부터 상기 분출통로로 고압가스 분출 시 서로 간섭하지 않도록 상기 제1챔버(211a, 311a)와 제2챔버(211b, 311b)의 출구 사이에 설치된 분리막을 설치할 수 있다.At this time, the
상기 캡 부재(113)는, 상기 제1챔버(111a)와 상기 제2챔버(111b)의 고압가스 출구를 막을 수 있도록 각 챔버에 대응되는 제1캡(113a)과 제2캡(113b)이 형성되고, 상기 제1캡은 상기 제1챔버(111a)의 출구 내측에 밀착되고 상기 제2캡(113b)은 상기 제2챔버(111b)의 출구 외측에 밀착되며, 상기 제1캡(113a)과 제2캡(113b)은 커넥팅 로드(113c)에 의해 연결되어 일체로 거동하고, 고압가스를 충진하기 위하여 상기 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b)가 연통되도록 상기 커넥팅 로드(113c) 중앙에 연결통로(113d)가 형성된다.The
상기 트리거(114,116)는, 일단은 상기 제1챔버(111a)에 연통되고 타단은 상기 제1캡(113a)의 제1챔버(111a)와의 밀착면에 연통되며, 그 사이에 밸브(116)가 구비됨으로써 상기 밸브(116)의 작동에 의해 상기 캡 부재(113)가 이동하여 상기 제1챔버(111a)와 제2챔버(111b)가 개방되고 그 내측의 고압가스가 상기 분출통로(111c)와 유도관(120)을 통하여 분출하도록 제어한다.The trigger (114, 116), one end is in communication with the first chamber (111a) and the other end is in communication with the first chamber (111a) of the first cap (113a) in close contact with the valve between them, the valve (116) By being provided, the
이때, 상기 밸브는 솔레노이드 밸브(116)를 적용할 수 있다.At this time, the valve may apply a
상기 유도관(120)은 상기 에어건(110)에 의해 발사된 햄머용 총알(130)을 상기 타격판(20)까지 안내하게 된다.The
이때, 상기 스톱퍼(140)가 상기 유도관(120)의 회전 각도를 제어할 수 있도록 상기 에어건(110)의 본체(111)에 설치될 수 있다.At this time, the
이때, 상기 햄머용 총알(130)이 상기 타격판(20)을 타격한 다음, 유도관(120) 내부의 나머지 고압가스가 배출되는 배출구(120a)가 형성될 수 있다. 이러한 배출구(120a)로 나머지 가스가 배출됨으로써 그 추진력에 의해 유도관(120)이 수직으로 세워지는 힘에 조력하게 된다.At this time, after the
이때, 도 7과 도 8을 참고하면, 상기 에어건(110)과 상기 유도관(120)의 연결부위(121)는 고정관(121b)에 상기 유도관의 회전부(121a)가 회전 가능하게 설치되어 이루어지되, 상기 고정관(121b)은 상기 에어건(110)의 고압가스가 분출되는 분출통로(111c)에 연통되도록 고정되고, 상기 유도관의 회전부(121a)은 상기 고정관(121b) 내부에 일부(121a)가 회전 가능하도록 삽입되고 상기 고정관(121b)보다 작은 직경을 갖도록 이루어질 수 있다. In this case, referring to FIGS. 7 and 8, the connecting
여기서 상기 고정관(121b)은 상기 에어건 본체(111)에 고정되는 형태로 이루어지고, 상기 유도관의 회전부(121a)가 삽입되어 회전될 수 있도록 되어 있는 바, 압력이 가해지면 그 연결부위(121)가 밀폐되어 고압가스가 온전히 분출될 수 있도록 구성되어야 한다. 이것은 고정관(121b)은 연결부위 끝단으로 갈수록 직경이 감소하고, 반대로 유도관의 회전부(120a)는 직경이 증가하도록 하여 고압가스 이동 시 상기 유도관의 회전부(121a)이 고정관(121b)으로부터 분리되는 방향으로 밀리게 되고, 그 부분에서 유도관의 회전부(121a) 끝단이 고정관(121b) 끝단에 걸리고, 그 사이에 실링부재가 설치되어 밀폐됨으로써 목적을 달성할 수 있다. 물론 반대로 고압가스가 빠져나가 압력이 낮아지면 실링부재로부터 이격되면서 유도관(120)이 회전 가능한 상태로 될 수 있을 것이다.Here, the fixing
이때, 도 7과 도 8을 참고하면, 상기 고정관(121b)의 내측에는 실리콘(121d)이 각도에 따라 두께가 선형적으로 증가하도록 도포되되, 상기 유도관 중 상기 고정관(121b)에 삽입된 회전부(121a)에는 상기 고정관(121b)과 회전부(121a) 사이로 연통되는 에어 벤트(121c)가 형성되고, 상기 에어 벤트(121c)는 상기 유도관(120)이 수평인 경우에는 상기 실리콘(121d)에 완전히 덮여 밀폐되고, 상기 유도관(120)이 수직으로 세워질수록 개방됨으로써 상기 햄머용 총알(130)이 자중에 하강하여 재장전될 수 있다.At this time, referring to Figures 7 and 8, the inside of the fixed tube (121b) is coated with a silicone (121d) is linearly increased in thickness depending on the angle, the rotating portion inserted into the fixed tube (121b) of the guide tube An
이러한 이유로, 상기 유도관(120)은 간편한 스태킹이 가능하고, 햄머용 총알(130)의 마찰을 줄일 수 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.For this reason, the
도 3을 참고하면, 작업자가 베이스 플레이트(10) 상면에 서서 스위치(11)를 이용하여 에어건(110)의 솔레노이드 밸브(116)를 작동시킨다. 에어건(110)의 햄머용 총알(130)은 타격판(20)을 타격하게 되고, 타격에 의해 P파와 S파가 발생되어 베이스 플레이트(10)에 전달된다. 이렇게 발생된 전단파는 전장부(12)에 의해 기록된다.Referring to FIG. 3, the operator stands on the upper surface of the
도 4 및 도 5를 참고하면, 상기 베이스 플레이트(10) 좌우에 타격판(20)이 연결 조립되고, 각 타격판(20)을 타격할 수 있도록 각각 에어건(110)이 설치되어 있다. 따라서 에어건(110)의 작동에 따라 햄머용 총알(130)이 각 타격판(20)을 가격하여 전단파를 발생시키게 된다. 이에 따라 수신기(14)에서 전단파를 수신하여 전장부(120)로 전송하여 이를 분석하게 된다.Referring to Figure 4 and 5, the
도 6 및 도 7을 참고하면, 상기 에어건(110)의 고압가스는 스위치(11)를 이용하여 트리거의 솔레노이드 밸브(116)를 제어함으로써 햄머용 총알(130)을 타격판(20)쪽으로 격발시켜 타격하게 된다. 햄머용 총알(20)이 타격판(20)을 타격하면, 경사면(20a)에 의해 유도관(120)이 상측으로 회전하게 되고, 더불어 배출구(120a)로 나머지 고압가스가 배출되면서 유도관(120)의 회전에 조력하게 된다. 이때 상기 스톱퍼(140)에 의해 상기 유도관(120)의 회전 각도는 수직으로 제한된다. 그 다음 유도관(120)이 수직으로 세워지면 햄머용 총알(130)은 그 자중에 의해 하강하여 원위치로 복귀함으로써 재장전이 이루어진다.6 and 7, the high pressure gas of the
도 7과 도 8을 참고하면, 상기 햄머용 총알(130) 재장전 시, 햄머용 총알(130) 후방의 공기가 빠져나갈 수 있는 구조를 가져야 한다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이 고정관(121b)과 유도관의 회전부(121a) 사이에 실리콘(121d)이 두께가 증가하도록 도포되어 있고, 유도관(120)의 에어 벤트(121c)가 회전에 따라 이동함으로써 공기가 빠지거나 밀폐되도록 한다. 즉 유도관(120)이 수평이면 밀폐되고, 유도관(120)이 수직으로 세워질수록 에어 벤트(121c)를 개방된다.Referring to FIGS. 7 and 8, when the
도 9 내 도 11을 참고하면, 조금씩 다른 실시예들에 의해 에어건(110, 210, 310)의 단면이 도시되어 있다. 에어건의 본체(111, 211, 311)는 제1챔버(111a, 211a, 311a)와 제2챔버(111b, 211b, 311b)를 구비하게 되고, 그 사이에 분출통로(111c, 211c, 311c)가 형성되어 있으며 분출통로(111c, 211c, 311c)는 고정관(121b)을 매개로 유도관(120)과 연결 및 연통된다. 상기 제1챔버(111a, 211a, 311a)에는 솔레노이드 밸브(116, 216, 316)에 의해 제어되는 트리거(114, 214, 314)가 설치되어 있는 바, 트리거(114, 214, 314)는 상기 솔레노이드 밸브(116, 216, 316)와 제1챔버(111a, 211a, 311a) 내부를 연통하는 제1연통로와 상기 솔레노이드 밸브(116, 216, 316)와 상기 캡 부재(113, 213, 313)의 제1캡(113a, 213a, 313a)의 제1챔버 내측과의 밀착면에 연통하는 제2연통로를 포함한다. 따라서 솔레노이드 밸브(116, 216, 316)가 개방되면 상기 제1챔버와 제2챔버 사이 압력의 균형이 깨쳐 상기 캡 부재(113, 213, 313)가 이동하여 내부의 고압가스가 분출된다. 또한 상기 제1챔버에는 고압가스를 주입하기 위한 주입통로(115, 215, 315)가 외부로 연결되어 충진할 수 있도록 되어 있다. 또한 상기 캡 부재(113, 213, 313)의 커넥팅 로드(113c, 213c, 313c)의 연결통로(113d, 213d, 313d)가 형성되어 있다. 그에 따라 상기 제1챔버와 제2챔버가 압력 균형을 유지하게 된다. 9 to 11, cross sections of
이때, 상기 주입통로(115, 215, 315)를 통하여 고압가스를 주입하게 되면 제1캡(113a, 213a, 313a)이 밀려 제1챔버 내측에 밀착되고, 제1챔버 압력은 증가하게 된다. 그 다음 커텍팅 로드(113c, 213c, 313c)의 연결통로(113d, 213d, 313d)를 통하여 고압가스가 제2챔버를 채우게 되고, 그 압력이 고압가스에 도달하게 되면 더 이상이 고압가스의 공급이 이루어지지 않게 된다.At this time, when a high pressure gas is injected through the
이러한 상태에서 솔레노이드 밸브(116, 216, 316)가 개방되면, 상기 제1연통로(114a, 214a, 314a)와 제2연통로(114b, 214b, 214b)가 연통하게 되고, 제1챔버(111a, 211a, 311a)와 제2챔버(111b, 211b, 311c)의 압력 균형이 깨지면서 캡 부재(113, 213, 313)가 도면상 좌측으로 이동하여 제1챔버와 제2챔버가 급격히 개방되면서 그 내부의 고압가스가 분출통로(111c, 211c, 311c)로 순식간에 분출된다.When the
도 9를 참고하면, 상기 분출통로(111c)가 길이방향에 대하여 수직으로 하나 형성된 것을 볼 수 있고, 도 10을 참고하면, 분출통로(111c) 시작 지점에 분리막(211d)이 설치되어 분출되는 고압가스를 안내함으로써 와류률 방지할 수 있는 상태이다. 따라서 와류 발생을 억제하여 원활하고 신속한 고압가스의 분출이 이루어지도록 하게 된다. 또한 분출통로(211c)의 내측 형태로 곡면으로 처리하여 미세한 와류 발생도 억제할 수 있다. 도 11을 참고하면, 분리막(311d)은 설치되어 있으나 분출통로(311c)의 곡면처리를 하지 않은 상태로서 와류발생은 충분히 억제할 수 있는 동시에 제작과 비용 측면에서 유리한 실시예이다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art to understand the spirit of the present invention may add elements within the scope of the same spirit. However, other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, or the like, but it will also be considered to be within the scope of the present invention.
1 : 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치
2 : 시추공 10 : 베이스 플레이트
11 : 스위치 12 : 전장부
13 : 케이블 14 : 수신기
20 : 타격판 110 : 에어건
111 : 본체 113 : 캡 부재
114 : 연통로 115 : 고압가스 공급로
116 : 솔레노이드 밸브 120 : 유도관
130 : 햄머용 총알 140 : 스톱퍼1: Shear wave generator for exploring downhole seismic waves
2: borehole 10: base plate
11: switch 12: electronics
13: cable 14: receiver
20: striking plate 110: air gun
111: main body 113: cap member
114: communication path 115: high pressure gas supply path
116: solenoid valve 120: induction pipe
130: hammer bullet 140: stopper
Claims (10)
상기 베이스 플레이트의 좌우에 연결되고 타격에 의해 발생된 전단파를 상기 베이스 플레이트로 전달하는 타격판;
상기 타격판에 공기압에 의해 가속된 햄머용 총알이 충돌하여 전단파를 발생시키도록 상기 햄머용 총알을 장전 및 발사시키는 에어건;
상기 에어건에 의해 발사된 햄머용 총알을 상기 타격판까지 안내하는 유도관;
을 포함하는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.A base plate made of a metal material in close contact with and seated on the ground to transmit shear waves to the ground for seismic survey;
A striking plate which is connected to the left and right sides of the base plate and transmits a shear wave generated by the blow to the base plate;
An air gun for loading and firing the hammer bullet so that the hammer bullet accelerated by air pressure collides with the striking plate to generate a shear wave;
An induction pipe guiding the bullet for the hammer fired by the air gun to the striking plate;
Shear wave generator for downhole seismic survey comprising a.
상기 베이스 플레이트 하면에는 고정된 위치를 고수할 수 있도록 지면에 삽입되는 복수개의 스파이크가 구비된 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
A shear wave generator for exploring downhole seismic waves with a plurality of spikes inserted into the ground to adhere to a fixed position on the lower surface of the base plate.
상기 타격판에는 상기 햄머용 총알이 충돌한 다음 상측으로 반발력이 형성되도록 타겟 경사면이 구비된 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
A shearing wave generator for exploring downhole seismic waves provided with a target inclined surface so that a repulsive force is formed on the striking plate after the bullet for the hammer collides.
상기 에어건은,
고압가스가 충진되는 제1챔버와 제2챔버가 형성되고, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에 고압가스가 분출되는 분출통로가 형성되며, 상기 제1챔버에는 고압가스를 공급하기 위한 고압가스 공급로가 형성된 본체;
상기 제1챔버와 상기 제2챔버의 고압가스 출구를 막을 수 있도록 각 챔버에 대응되는 제1캡과 제2캡이 형성되고, 상기 제1캡은 상기 제1챔버의 출구 내측에 밀착되고 상기 제2캡은 상기 제2챔버의 출구 외측에 밀착되며, 상기 제1캡과 제2캡은 커넥팅 로드에 의해 연결되어 일체로 거동하고, 고압가스를 충진하기 위하여 상기 제1챔버와 제2챔버가 연통되도록 상기 커넥팅 로드 중앙에 연결통로가 형성된 캡 부재;
일단은 상기 제1챔버에 연통되고 타단은 상기 제1캡의 제1챔버와의 밀착면에 연통되며, 그 사이에 밸브가 구비됨으로써 상기 밸브의 작동에 의해 상기 캡 부재가 이동하여 상기 제1챔버와 제2챔버가 개방되고 그 내측의 고압가스가 상기 분출통로와 유도관을 통하여 분출하도록 제어하는 트리거;
를 포함하는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
The air gun,
A first chamber and a second chamber in which high pressure gas is filled are formed, and an ejection passage through which high pressure gas is ejected is formed between the first chamber and the second chamber, and the first chamber is a high pressure gas for supplying high pressure gas. The main body is formed with a supply path;
The first cap and the second cap corresponding to each chamber are formed to prevent the high-pressure gas outlets of the first chamber and the second chamber, and the first cap is in close contact with the inside of the outlet of the first chamber and the first The 2 caps are in close contact with the outside of the outlet of the second chamber, and the first cap and the second cap are connected by a connecting rod to be integrally operated, and the first chamber and the second chamber communicate with each other to fill high pressure gas. A cap member having a connection passage formed in the center of the connecting rod to be possible;
One end is in communication with the first chamber, the other end is in communication with the first chamber of the first cap, and a valve is provided between them, so that the cap member moves by the operation of the valve to move the first chamber. And a second chamber open and a trigger for controlling high-pressure gas inside thereof to eject through the ejection passage and the induction pipe;
Shear wave generator for the downhole seismic wave exploration comprising a.
상기 밸브는 솔레노이드 밸브인 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 4,
The valve is a solenoid valve, a shear wave generator for exploring downhole seismic waves.
상기 제1챔버와 제2챔버로부터 상기 분출통로로 고압가스 분출 시 서로 간섭하지 않도록 상기 제1챔버와 제2챔버의 출구 사이에 설치된 분리막을 더 포함하는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 4,
A shear wave generator for downhole seismic probes further comprising a separation membrane installed between the outlets of the first and second chambers so as not to interfere with each other when ejecting high pressure gas from the first chamber and the second chamber to the ejection passage.
상기 유도관의 회전 각도를 제어할 수 있도록 설치된 스톱퍼를 더 포함하는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
Shear wave generator for downhole seismic probe further comprises a stopper installed to control the rotation angle of the guide tube.
상기 햄머용 총알이 상기 타격판을 타격한 다음, 유도관 내부의 나머지 고압가스가 배출되는 배출구가 형성된 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
After the hammer bullet hits the striking plate, a shear wave generator for exploration of a downhole seismic wave having an outlet through which the remaining high-pressure gas is discharged inside the induction pipe.
상기 에어건과 상기 유도관의 연결부위는 고정관에 상기 유도관이 회전 가능하게 설치되어 이루어지되, 상기 고정관은 상기 에어건의 고압가스가 분출되는 분출통로에 연통되도록 고정되고, 상기 유도관은 상기 고정관 내부에 일부가 회전 가능하도록 삽입되고 상기 고정관보다 작은 직경을 갖는 다운홀 탄성 탐사를 위한 전단파 발생장치.According to claim 1,
The connecting portion of the air gun and the induction pipe is made of the induction pipe being rotatably installed in a fixed pipe, the fixed pipe is fixed to communicate with a jet passage through which the high pressure gas of the air gun is ejected, and the induction pipe is inside the fixed pipe Shear wave generator for elasticity of the downhole having a diameter smaller than the fixed tube inserted in a part rotatable.
상기 고정관의 내측에는 실리콘이 각도에 따라 두께가 선형적으로 증가하도록 도포되되, 상기 유도관 중 상기 고정관에 삽입된 부분에는 상기 고정관과 유도관 사이로 연통되는 에어 벤트가 형성되고, 상기 에어 벤트는 상기 유도관이 수평인 경우에는 상기 실리콘에 완전히 덮여 밀폐되고, 상기 유도관이 수직으로 세워질수록 개방됨으로써 상기 햄머용 총알이 자중에 하강하여 재장전되는 다운홀 탄성파 탐사를 위한 전단파 발생장치.The method of claim 9,
The inside of the fixed tube is coated so that the thickness of the silicone increases linearly with angle, an air vent communicating between the fixed tube and the guide tube is formed in a portion of the guide tube inserted into the fixed tube, and the air vent is the When the induction pipe is horizontal, it is completely covered and sealed with the silicone, and the shearing wave generator for exploring downhole seismic waves in which the bullet for the hammer descends and reloads by opening as the induction pipe is erected vertically.
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