RU2240581C1

RU2240581C1 - Well source of seismic signals

Info

Publication number: RU2240581C1
Application number: RU2003105145/28A
Authority: RU
Inventors: В.П. Черкасов (RU); В.П. Черкасов
Original assignee: ООО "НИИМоргеофизика-Сервис.ком"
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-11-20

Abstract

FIELD: seismology.

SUBSTANCE: device has body with exhaust ports, moveable rod with pistons, two working and two control chambers, pneumatic main and pneumatic valve. Working chambers are placed in opposite ends of body and placed symmetrically relatively to exhaust hollow, provided by wall fixed in body. Between first working and first control chambers an additional control chamber is placed to connect them by ring-shaped spaces. Volume of additional chamber is greater than volume of first working chamber. Wall is made in form of ring.

EFFECT: higher reliability, higher efficiency, small dimensions, synchronous operation.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим приборам, использующим выхлоп сжатого до высокого давления воздуха для возбуждения упругих колебаний при наземной и морской сейсморазведках.The invention relates to geophysical instruments using an exhaust compressed to high air pressure to excite elastic vibrations during land and sea seismic surveys.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий ступенчатый корпус с кольцевыми зазорами, перекрытыми соединенными между собой подвижными цилиндрами, рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан (см. патент RU 2110813, G 01 V 1/02; 1/38).A known source of seismic signals containing a stepped housing with annular gaps blocked by interconnected movable cylinders, a working and control chamber, a pneumatic line and a pneumatic valve (see patent RU 2110813, G 01 V 1/02; 1/38).

Пневматический источник обладает большой мощностью излучения в области низких частот, однако общий объем рабочей камеры и большая масса не позволяют формировать сигнал с прогнозируемым подавлением вторичных пульсаций.The pneumatic source has a large radiation power in the low-frequency region, however, the total volume of the working chamber and the large mass do not allow generating a signal with the predicted suppression of secondary pulsations.

Известен источник сейсмических сигналов, содержащий корпус и находящуюся в нем рабочую камеру, образованную вокруг штока, подвижный относительно корпуса цилиндр, электроклапан (см. патент США №4623033, G 01 V 1/04; 1/38).A known source of seismic signals, comprising a housing and a working chamber located therein, formed around a rod, a cylinder movable relative to the housing, and an electrovalve (see US Pat. No. 4,262,033, G 01 V 1/04; 1/38).

Недостатками такого устройства является высокая амплитуда повторных пульсаций излучаемого сигнала за счет колебаний газового пузыря, вызванных особенностями конструкции устройства, вторичные пульсации при этом составляют по величине 1/3 от первого импульса.The disadvantages of this device is the high amplitude of the repeated pulsations of the emitted signal due to oscillations of the gas bubble caused by the design features of the device, the secondary pulsations being 1/3 of the first pulse.

Техническая задача предлагаемого изобретения - повышение надежности и сейсмической эффективности за счет увеличения амплитуды излучаемого сигнала.The technical task of the invention is to increase reliability and seismic efficiency by increasing the amplitude of the emitted signal.

Задача достигается тем, что в источнике сейсмических сигналов, содержащем корпус с выхлопными окнами, подвижный шток с поршнями, рабочую и управляющую камеры, пневмомагистраль и пневмоклапан, согласно изобретению источник содержит вторую управляющую камеру и вторую рабочую камеру, соединенную с первой рабочей камерой каналами, выполненными в штоке, причем рабочие камеры разнесены в противоположные оконечности корпуса и расположены симметрично относительно выхлопной полости, разделенной перегородкой, жестко закрепленной на корпусе, а между первой рабочей и первой управляющей камерами выполнена вторая управляющая камера, соединяющая их между собой. Разделительная перегородка выполнена в виде кольца, причем объем второй рабочей камеры превышает объем первой рабочей камеры. Вторая управляющая камера соединена с первой рабочей и первой управляющей камерами кольцевыми зазорами, при этом управляющие камеры выполнены соосно.The objective is achieved in that in the source of seismic signals containing a housing with exhaust windows, a movable rod with pistons, a working and control chamber, a pneumatic line and a pneumatic valve, according to the invention, the source contains a second control chamber and a second working chamber connected to the first working chamber by channels made in the rod, and the working chambers are spaced into opposite ends of the body and are located symmetrically relative to the exhaust cavity, divided by a partition, rigidly fixed to the body, and between the first working and the first control chambers, a second control chamber is made connecting them to each other. The dividing wall is made in the form of a ring, and the volume of the second working chamber exceeds the volume of the first working chamber. The second control chamber is connected to the first working and the first control chambers by annular gaps, while the control chambers are made coaxially.

На фиг.1 схематично представлен источник сейсмических сигналов; на фиг.2 - источник в момент срабатывания.Figure 1 schematically shows the source of seismic signals; figure 2 - source at the time of operation.

Пневматический источник сейсмических сигналов содержит корпус 1 с кольцевым выступом 2, выполненным с тормозным уступом 3, кольцевым зазором 4, и выхлопные окна 5. Внутри корпуса 1 расположен подвижный шток 6, имеющий четыре поршня 7, 8, 9, 10. Поршень 7 и кольцевой выступ 2 корпуса 1 образуют первую камеру 11 управления. Поршни 7, 8 и тормозной уступ 3 образуют вторую камеру 12 управления. Первая и вторая камеры 11, 12 управления соединены между собой кольцевым зазором 13 в кольцевом выступе 2. Поршни 8, 9, корпус 1 образуют первую рабочую камеру 14. Поршень 10, корпус 1 образуют вторую рабочую камеру 15. Вторая камера 12 управления и первая рабочая камера 14 соединены кольцевым зазором 4. Поршень 7 имеет уплотнение 16, поршень 10 - уплотнение 17, а корпус 1 - уплотнение 18. Внутри штока 6 выполнен канал 19, который служит для подачи воздуха в первую камеру 11 управления и сообщен каналом 20 с штуцером 21 воздуха высокого давления. Источник имеет также электропневмоклапан 22, сообщающийся каналом 23 с каналом 24, и выхлопную полость 25, разделенную перегородкой 26 в виде кольца. Перегородка 26 предназначена для исключения влияния выходящего воздуха высокого давления из рабочей камеры 14 на поршень 10.The pneumatic source of seismic signals contains a housing 1 with an annular protrusion 2 made with a brake ledge 3, an annular gap 4, and exhaust windows 5. Inside the housing 1 is a movable rod 6 having four pistons 7, 8, 9, 10. A piston 7 and an annular the protrusion 2 of the housing 1 form the first control chamber 11. Pistons 7, 8 and brake ledge 3 form a second control chamber 12. The first and second control chambers 11, 12 are interconnected by an annular gap 13 in the annular protrusion 2. The pistons 8, 9, the housing 1 form the first working chamber 14. The piston 10, the housing 1 form the second working chamber 15. The second control chamber 12 and the first working the chamber 14 is connected by an annular gap 4. The piston 7 has a seal 16, the piston 10 has a seal 17, and the housing 1 has a seal 18. A channel 19 is made inside the stem 6, which serves to supply air to the first control chamber 11 and is communicated by a channel 20 with a fitting 21 high pressure air. The source also has an electro-pneumatic valve 22 in communication with channel 23 and channel 24, and an exhaust cavity 25 divided by a partition 26 in the form of a ring. The baffle 26 is designed to eliminate the effect of high-pressure exhaust air from the working chamber 14 on the piston 10.

Пневматический источник работает следующим образом. Сжатый воздух от источника избыточного давления (на чертеже не показан) через штуцер 21 по каналам 20, 19 поступает в первую камеру 11 управления. При подаче первой порции сжатого воздуха на поршень 7, шток 6 с поршнями перемещается вверх. Воздух через кольцевой зазор 13 поступает во вторую камеру 12 управления, из которой по другому кольцевому зазору поступает в первую рабочую камеру 14, затем по каналам 27 во вторую рабочую камеру 15. Поршень 9 по уплотнению 28 герметизирует первую рабочую камеру 14, а поршень 10 по уплотнению 17 герметизирует вторую рабочую камеру 15. Источник занимает исходное положение. Когда давление воздуха в рабочих камерах достигнет заданной величины, источник готов к работе.Pneumatic source works as follows. Compressed air from an overpressure source (not shown in the drawing) through the nozzle 21 through the channels 20, 19 enters the first control chamber 11. When applying the first portion of compressed air to the piston 7, the rod 6 with the pistons moves up. Air through the annular gap 13 enters the second control chamber 12, from which through another annular gap it enters the first working chamber 14, then through the channels 27 to the second working chamber 15. The piston 9 seals the first working chamber 14 through the seal 28, and the piston 10 the seal 17 seals the second working chamber 15. The source is in its original position. When the air pressure in the working chambers reaches a predetermined value, the source is ready for operation.

По окончании заполнения сжатым воздухом рабочих камер 14, 15 командным импульсом тока приводят в действие электропневмоклапан 22, открывающий канал 23. В результате сжатый воздух через каналы 24 действует на торец 29 поршня 10.Upon completion of the filling with compressed air of the working chambers 14, 15 by a command current pulse, an electro-pneumatic valve 22 is opened, opening the channel 23. As a result, the compressed air through the channels 24 acts on the end face 29 of the piston 10.

Так как объем второй рабочей камеры 15 и диаметр поршня 10 больше объема первой рабочей камеры 14 и диаметра поршня 9, поршень 10 перемещается вместе со штоком 6. Происходит разуплотнение рабочей камеры 15 по уплотнителю 17. В результате воздух высокого давления рабочей камеры 15, действуя на торцевую площадку 29 поршня 10, с большой скоростью вскрывает рабочую камеру 15, а поршень 9 вскрывает первую рабочую камеру 14. В результате в момент вскрытия рабочих камер 14, 15 шток 6 двигается беспрепятственно и с большой скоростью до момента, когда поршни 7, 8 благодаря образующемуся высокому давлению в замкнутом объеме управляющих камер 11, 12 резко не затормаживают шток 6. Порция газа из двух рабочих камер 14, 15 через выхлопную полость 25 и выхлопные окна одновременно выбрасываются в окружающую среду, и формируется сейсмический сигнал. При этом за счет перегородки 26 исключается во время выхлопа влияние воздуха высокого давления из первой рабочей камеры 14 на поршень 10. За счет создания высокого давления в управляющих камерах 11, 12 шток 6 с большой скоростью возвращается назад до полного закрытия пневмоизлучателя в исходное положение. После этого сжатый воздух поступает в источник. Цикл закончен. Источник готов к повторной работе.Since the volume of the second working chamber 15 and the diameter of the piston 10 is larger than the volume of the first working chamber 14 and the diameter of the piston 9, the piston 10 moves together with the rod 6. There is a softening of the working chamber 15 along the seal 17. As a result, the high-pressure air of the working chamber 15 acting on the end plate 29 of the piston 10, with a high speed opens the working chamber 15, and the piston 9 opens the first working chamber 14. As a result, at the time of opening the working chambers 14, 15, the rod 6 moves freely and at high speed until the moment when the pistons 7, 8 are good giving way to the high pressure in the closed volume control chambers 11, 12 do not sharply inhibit stem 6. Portion gas from the two working chambers 14, 15 through the exhaust chamber 25 and exhaust windows simultaneously released into the environment, and is formed by a seismic signal. In this case, due to the baffle 26, the influence of high pressure air from the first working chamber 14 on the piston 10 is eliminated during the exhaust. Due to the high pressure created in the control chambers 11, 12, the rod 6 returns back at high speed until the air emitter is completely closed to its original position. After that, compressed air enters the source. The cycle is over. The source is ready for re-work.

С начала движения поршня 10 со штоком 6 происходит постоянный обдув воздухом высокого давления движущихся элементов источника, что исключает попадание образивных частиц внутрь источника, влияющих на износ подвижных элементов. Тем самым повышается надежность источника. Использование двух рабочих камер в источнике и большая скорость их вскрытия позволяет увеличить интенсивность сейсмического сигнала.From the beginning of the movement of the piston 10 with the rod 6 there is a constant high-pressure air blowing of the moving elements of the source, which eliminates the ingress of forming particles into the source, affecting the wear of the moving elements. This increases the reliability of the source. The use of two working chambers in the source and the high speed of their opening allows to increase the intensity of the seismic signal.

Claims

1. A downhole source of seismic signals, comprising a housing with exhaust windows, a movable rod with pistons, a working and a control chamber, a pneumatic line and a pneumatic valve, characterized in that the source contains a second control chamber and a second working chamber connected to the first working chamber by channels made in rod, and the working chambers are spaced into opposite ends of the body and are located symmetrically relative to the exhaust cavity, divided by a partition, rigidly mounted on the body, and between the first slave whose first control chamber and the second control chamber is formed, which connects them together.

2. The downhole source according to claim 1, characterized in that the dividing wall is made in the form of a ring, the volume of the second working chamber is greater than the volume of the first working chamber, the second control chamber is connected to the first working and first control chambers by annular gaps, while the control chambers are aligned .