RU2381528C2 - Method of generating seismic waves and device to this end - Google Patents
Method of generating seismic waves and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381528C2 RU2381528C2 RU2007132273/28A RU2007132273A RU2381528C2 RU 2381528 C2 RU2381528 C2 RU 2381528C2 RU 2007132273/28 A RU2007132273/28 A RU 2007132273/28A RU 2007132273 A RU2007132273 A RU 2007132273A RU 2381528 C2 RU2381528 C2 RU 2381528C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodynamic
- energy converter
- solenoid
- elements
- load
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сейсмической разведке полезных ископаемых с невзрывными источниками и может применяться при проведении сейсморазведочных работ на суше, в море и в условиях транзитных зон.The invention relates to seismic exploration of minerals with non-explosive sources and can be used for seismic surveys on land, at sea and in transit zones.
Известен способ возбуждения сейсмических волн и устройство для его осуществления (патент РФ №2302016 С1, приоритет 21.10.2005, МПК G01V 1/02),A known method of exciting seismic waves and a device for its implementation (RF patent No. 2302016 C1, priority 21.10.2005, IPC G01V 1/02),
Способ основан на передаче силового воздействия на исследуемую среду в точке контакта излучающего устройства с исследуемой средой в виде импульсов давления, создаваемых с помощью электродинамического преобразователя энергии, представляющего собой N пар соленоидов, жестко установленных на двух плоских основаниях, импульсы электродинамического взаимодействия которых передаются в форме импульса давления на исследуемую среду одним из оснований, жестко соединенным с корпусом, являющимся излучающим устройством.The method is based on the transfer of force to the medium under study at the point of contact of the emitting device with the medium under study in the form of pressure pulses created using an electrodynamic energy transducer, which is N pairs of solenoids rigidly mounted on two flat bases, the electrodynamic interaction pulses of which are transmitted in the form of a pulse pressure on the test medium one of the bases, rigidly connected to the housing, which is a radiating device.
Устройство для возбуждения сейсмических волн содержит излучающее тело с электродинамической системой преобразования электрической энергии в механическую, включающей N пар соленоидов, жестко установленных на подвижном и неподвижном плоских основаниях, разделенных зазором.A device for exciting seismic waves contains a radiating body with an electrodynamic system for converting electrical energy into mechanical energy, including N pairs of solenoids, rigidly mounted on movable and stationary flat bases, separated by a gap.
Возбуждение сейсмических волн происходит за счет электродинамического преобразования электрической энергии в виде мощных импульсов тока, подаваемых на соленоиды, в механическую энергию, реализуемую в виде импульсов силы.The excitation of seismic waves occurs due to the electrodynamic conversion of electrical energy in the form of powerful current pulses supplied to the solenoids into mechanical energy realized in the form of force pulses.
Перемещение основания, жестко связанного с корпусом под действием электродинамических сил взаимодействия соленоидов, обеспечивают тем, что создают сопротивление перемещению другому основанию установкой между основаниями силовых демпферных распорных элементов.The movement of the base, rigidly connected to the body under the action of electrodynamic forces of interaction of the solenoids, is ensured by the fact that they create resistance to the movement of the other base by installing between the bases of the power damper spacer elements.
Эти способ и устройство для его осуществления энергетически не экономичны, так как для работы устройства необходим зазор между электродинамическими элементами, вызывающий потери энергии при взаимодействии электромагнитов в момент поступления импульса тока.This method and device for its implementation is not energy-efficient, since the device requires a gap between the electrodynamic elements, causing energy loss during the interaction of electromagnets at the time of receipt of the current pulse.
Демпфирующие пружины также вызывают дополнительные потери энергии силового импульса на возбуждение паразитных колебаний в пружинах.Damping springs also cause additional energy loss of the power pulse to excite spurious oscillations in the springs.
Удары подвижного основания об опоры пружин в процессе гашения его паразитных колебаний искажают сейсмограмму и затрудняют расшифровку сейсмических материалов.Impacts of the movable base on the spring supports during the damping of its parasitic vibrations distort the seismogram and make it difficult to decipher the seismic materials.
Наиболее близким аналогом является источник сейсмических волн (патент РФ №2028646, С1 приоритет 29.05.1991, МПК G01V 1/02), содержащий излучающую плиту, импульсную обмотку, пригруз с магнитной системой, выполненной в виде магнитопровода с обмоткой возбуждения постоянного тока с кольцевым зазором между его полюсами, и импульсную обмотку. Импульсная обмотка закреплена на полюсах магнитопровода со стороны немагнитного зазора. В зазоре между полюсами помещена с возможностью перемещения в осевом направлении вдоль зазора гильза из электропроводящего материала с низким значением удельного электрического сопротивления, нижний торец которой прикреплен к излучающей плите. Импульсная обмотка размещена в пазах на поверхности полюсов, выполненных из пластин электротехнической стали, шихтованных в радиальном направлении. Центральная часть составной гильзы выполнена из прочного магнитного материала. Верхний торец гильзы выступает за пределы полюсов.The closest analogue is a source of seismic waves (RF patent No. 2028646, C1 priority 29.05.1991, IPC G01V 1/02) containing a radiating plate, a pulse winding, a load with a magnetic system made in the form of a magnetic circuit with a direct current excitation winding with an annular gap between its poles, and pulse winding. The pulse winding is fixed at the poles of the magnetic circuit from the non-magnetic gap. In the gap between the poles placed with the possibility of movement in the axial direction along the gap of the sleeve of an electrically conductive material with a low value of electrical resistivity, the lower end of which is attached to the radiating plate. The pulse winding is placed in grooves on the surface of the poles made of plates of electrical steel, lined in the radial direction. The central part of the composite sleeve is made of strong magnetic material. The upper end of the sleeve extends beyond the poles.
Недостатком этого источника является сложность конструкции, нетехнологичность в изготовлении, низкая ремонтопригодность и необходимость использования тяжелого пригруза, что ограничивает возможность его использования в морской сейсморазведке и в условиях транзитных зон.The disadvantage of this source is the complexity of the design, low manufacturing technology, low maintainability and the need to use a heavy load, which limits the possibility of its use in marine seismic exploration and in transit zones.
Сущность предлагаемого способа возбуждения сейсмических колебаний заключается в использовании для возбуждения колебаний в грунте сил отталкивания, возникающих в электродинамическом преобразователе энергии, состоящем из двух электродинамических элементов, представляющих из себя соленоид и проводящий диск, выполненный из материала с низким удельным электрическим сопротивлением, имеющих магнитную связь и жестко закрепленных на двух плоских параллельных плитах. Энергия в виде мощного импульса тока подается на соленоид и в электродинамическом преобразователе происходит ее преобразование в импульс силы отталкивания. Импульс силы передается в грунт через основание излучателя, жестко связанное с одним из электродинамических элементов, возбуждая в нем упругие колебания.The essence of the proposed method of exciting seismic vibrations is to use the repulsive forces generated in the electrodynamic energy converter to excite vibrations in the soil, consisting of two electrodynamic elements, which are a solenoid and a conductive disk made of a material with low electrical resistivity, having magnetic coupling and rigidly fixed on two flat parallel plates. Energy in the form of a powerful current pulse is supplied to the solenoid and in the electrodynamic converter it is converted into a repulsive force pulse. A force impulse is transmitted to the soil through the base of the emitter, rigidly connected with one of the electrodynamic elements, exciting elastic vibrations in it.
Рабочим органом заявляемого устройства является установленный в корпусе излучателя электродинамический преобразователь энергии, состоящий из двух электродинамических элементов в виде соленоида и диска, выполненного из материала с низким удельным электрическим сопротивлением, причем один из элементов жестко закреплен на основании излучателя, а другой имеет возможность свободного перемещения в вертикальном направлении относительно первого.The working body of the claimed device is an electrodynamic energy converter installed in the case of the emitter, consisting of two electrodynamic elements in the form of a solenoid and a disk made of a material with low electrical resistivity, one of the elements being rigidly fixed to the base of the emitter, and the other has the ability to move freely vertical direction relative to the first.
При прохождении импульса тока через соленоид в его сердечнике создается переменное магнитное поле, которое пронизывает второй электродинамический элемент, конструктивно выполненный в виде закрепленного на непроводящей плите проводящего диска или кольца. Под действием переменного магнитного потока, пронизывающего этот элемент, в нем возникает электрический ток, создающий магнитное поле противоположной направленности относительно поля обмотки, в результате чего между электродинамическими элементами возникают силы отталкивания. В результате сил отталкивания верхний электродинамический элемент с пригрузом перемещается вверх по направляющим стойкам, а реакция нижнего электродинамического элемента преобразуется в импульс силы, который через основание излучателя передается в грунт, возбуждая в нем упругие колебания.When a current pulse passes through a solenoid, an alternating magnetic field is created in its core, which penetrates the second electrodynamic element, structurally made in the form of a conductive disk or ring fixed to a non-conductive plate. Under the action of an alternating magnetic flux penetrating this element, an electric current arises in it, creating a magnetic field of opposite direction relative to the winding field, as a result of which repulsive forces arise between the electrodynamic elements. As a result of the repulsive forces, the upper electrodynamic element with load moves upward along the guide racks, and the reaction of the lower electrodynamic element is converted into a force impulse, which is transmitted through the base of the emitter to the ground, causing elastic vibrations in it.
При прекращении действия электрического импульса магнитные и электрические поля исчезают и подвижный электродинамический элемент под действием сил гравитации возвращается в исходное положения.When the action of the electric pulse ceases, the magnetic and electric fields disappear and the moving electrodynamic element under the influence of gravity returns to its original position.
Для частичного гашения паразитной кинетической энергии подвижного элемента электродинамического преобразователя и предотвращения паразитного удара, искажающего сейсмограмму, в конструкции излучателя предусматриваются электродинамический пригруз и электродинамический амортизатор, работающие на тех же принципах, что и электродинамический преобразователь энергии.To partially quench the parasitic kinetic energy of the moving element of the electrodynamic transducer and prevent parasitic shock distorting the seismogram, an electrodynamic load and an electrodynamic shock absorber operating on the same principles as the electrodynamic energy transducer are provided in the emitter design.
Устройство для возбуждения сейсмических колебаний содержит накопитель энергии, излучающую плиту (основание), пригруз, демпфирующий элемент и электродинамическую систему, состоящую из одной или нескольких групп электродинамических элементов в виде соленоидов и замкнутых проводящих элементов, выполненных в виде дисков, причем один из электродинамических элементов жестко соединен с излучающей плитой, а оставшиеся электродинамические элементы с пригрузом имеют возможность свободно перемещаться в вертикальном направлении по направляющим стойкам, закрепленным на основании, и сгруппированы таким образом, что при поступлении в систему импульса разрядного тока обеспечивается их попарное взаимодействие друг с другом.A device for exciting seismic vibrations contains an energy storage device, a radiating plate (base), a load, a damping element and an electrodynamic system consisting of one or more groups of electrodynamic elements in the form of solenoids and closed conductive elements made in the form of disks, one of the electrodynamic elements being rigidly connected to the radiating plate, and the remaining electrodynamic elements with a load are able to freely move in a vertical direction along the direction they uprights fixed to the ground, and are grouped in such a way that when entering the discharge current pulse is provided by a system of paired interaction with each other.
На чертеже представлена конструктивная схема устройства.The drawing shows a structural diagram of the device.
Устройство содержит электродинамический излучатель энергии, соединительный кабель 1 и накопитель энергии, состоящий из блока силовых конденсаторов 2 и устройства управления 3.The device comprises an electrodynamic energy emitter, a connecting cable 1 and an energy storage device consisting of a block of power capacitors 2 and a control device 3.
Электродинамический излучатель энергии содержит герметичный цилиндрический корпус 4, закрепленный на основании излучателя (опорной плите) 5, в котором размещены электродинамический преобразователь энергии, электродинамический пригруз, электродинамический амортизатор и направляющие стойки 6.The electrodynamic energy emitter contains a sealed cylindrical body 4, mounted on the base of the emitter (base plate) 5, which houses the electrodynamic energy converter, electrodynamic load, electrodynamic shock absorber and guide racks 6.
Электродинамический преобразователь энергии состоит из двух расположенных непосредственно один над другим электродинамических элементов, один из которых представляет собой плоский соленоид 7, закрепленный в пазу стальной плиты 9, жестко связанной с основанием 5, причем плита 9 выполнена в виде концентратора магнитного поля, а другой представляет собой проводящий диск из материала с низким значением удельного электрического сопротивления 8, закрепленный на плите из прочного непроводящего материала (например, капролона) 10 с возможностью свободного перемещения в вертикальном направлении на стойках 6. Направляющие стойки 6 и корпус 4 жестко крепятся к основанию 5.The electrodynamic energy converter consists of two electrodynamic elements located directly above one another, one of which is a flat solenoid 7, mounted in the groove of a steel plate 9, rigidly connected to the base 5, and the plate 9 is made in the form of a magnetic field concentrator, and the other is a conductive disk of material with a low value of electrical resistivity 8, mounted on a plate of durable non-conductive material (for example, caprolon) 10 with the possibility free movement in the vertical direction on the uprights 6. The guide rails 6 and the housing 4 are rigidly attached to the base 5.
Для частичного гашения паразитной кинетической энергии перемещающихся вверх элементов излучателя используется электродинамический пригруз. Электродинамический пригруз представляет из себя систему из двух электродинамических элементов, имеющих магнитную связь, один из которых представляет из себя плоский соленоид 11, закрепленный в пазу стальной плиты 12, а другой представляет из себя диск из материала с низким значением удельного электрического сопротивления 13, закрепленный на плите из прочного непроводящего материала 14. Элементы электродинамического пригруза располагаются над элементами электродинамического преобразователя энергии с возможностью свободного перемещения в вертикальном направлении на стойках 6.For partial suppression of spurious kinetic energy of the emitter elements moving up, an electrodynamic load is used. The electrodynamic load is a system of two electrodynamic elements with magnetic coupling, one of which is a flat solenoid 11, mounted in the groove of the steel plate 12, and the other is a disk made of a material with a low value of electrical resistivity 13, mounted on a plate of durable non-conductive material 14. Elements of the electrodynamic weight are located above the elements of the electrodynamic energy transducer with the possibility of free movement I'm in the vertical direction on the struts 6.
Электродинамический амортизатор представляет из себя плоский соленоид 15, установленный в пазу стальной плиты 9, имеющий магнитную связь с диском 8, закрепленным на плите, выполненной из непроводящего материала (например, капролона) 10.The electrodynamic shock absorber is a flat solenoid 15 mounted in the groove of a steel plate 9, which is magnetically coupled to a disk 8 mounted on a plate made of non-conductive material (for example, caprolon) 10.
Параметры элементов электродинамического амортизатора рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить мягкое опускание на опорную плиту подвижных элементов излучателя при их движении вниз.The parameters of the elements of the electrodynamic shock absorber are calculated in such a way as to provide a soft lowering on the base plate of the moving elements of the emitter when they move down.
Импульс тока, подаваемый на соленоид электромагнитного амортизатора, должен быть задержан относительно основного импульса тока на время, за которое кинетическая энергия подвижных элементов излучателя превращается в потенциальную энергию падающего груза.The current pulse supplied to the electromagnetic shock absorber solenoid must be delayed relative to the main current pulse for the time during which the kinetic energy of the moving elements of the emitter is converted into the potential energy of the incident load.
Возбуждение сейсмических колебаний происходит следующим образом: энергия, запасенная в конденсаторном накопителе в виде мощного импульса тока, подается на соленоиды электродинамического преобразователя энергии и электродинамического пригруза, в которых происходит ее преобразование в действующий по оси излучателя импульс силы, вызывающий отталкивание электродинамических элементов друг от друга. При этом реакция нижнего элемента электродинамического преобразователя энергии передается в грунт через основание излучателя в виде импульса силы, возбуждая в среде упругие колебания. Этот процесс протекает в течение короткого времени действия электрического импульса, что позволяет получить большое усилие импульсного давления (толчок).The seismic oscillations are excited as follows: the energy stored in the capacitor bank in the form of a powerful current pulse is supplied to the solenoids of the electrodynamic energy converter and electrodynamic load, in which it is converted into a force pulse acting on the axis of the emitter, causing the electrodynamic elements to repel each other. In this case, the reaction of the lower element of the electrodynamic energy converter is transmitted to the ground through the base of the emitter in the form of a force pulse, exciting elastic vibrations in the medium. This process takes place within a short time of the action of an electrical impulse, which makes it possible to obtain a large pressure pulse force (push).
Аналогичный процесс происходит в электродинамических элементах пригруза, что увеличивает импульс силы, передающийся в грунт, и уменьшает обратную паразитную реакцию верхнего элемента электродинамического преобразователя энергии.A similar process takes place in the electrodynamic elements of the load, which increases the momentum of the force transmitted to the ground and reduces the reverse spurious response of the upper element of the electrodynamic energy converter.
Верхний элемент электродинамического преобразователя энергии и элементы электродинамического пригруза под действием вектора сил электродинамического отталкивания, направленного вверх, поднимаются вверх по стойкам, закрепленным на основании, до момента, пока кинетическая энергия, полученная ими в результате импульса силы, не уравновесится потенциальной энергией поднятых над поверхностью земли грузов, после чего под действием собственного веса начинают падать вниз. В момент начала падения подвижных элементов излучателя подается импульс тока на соленоид электродинамического амортизатора, в результате чего подвижные элементы излучателя плавно опускаются на опорную плиту.The upper element of the electrodynamic energy converter and the elements of the electrodynamic load, under the action of the vector of electrodynamic repulsion forces directed upward, rise up along the racks fixed on the base until the kinetic energy received by them as a result of the force impulse is balanced by the potential energy raised above the surface of the earth cargo, after which, under the influence of their own weight, they begin to fall down. At the beginning of the fall of the movable elements of the emitter, a current pulse is applied to the solenoid of the electrodynamic shock absorber, as a result of which the movable elements of the emitter smoothly sink to the base plate.
Технический результат выражается в существенном увеличении импульсного давления на грунт по сравнению с электродинамическими излучателями аналогичного веса, эффективном гашении паразитных колебаний, упрощении конструкции излучателя и повышении надежности.The technical result is expressed in a significant increase in impulse pressure on the ground compared with electrodynamic emitters of the same weight, effective damping of spurious oscillations, simplifying the design of the emitter and increasing reliability.
Описанное выше устройство позволяет создать достаточно легкий и эффективный излучатель и использовать его для проведения сейсморазведочных работ на суше, на море и в условиях транзитных зон.The device described above allows you to create a fairly light and efficient emitter and use it for seismic surveys on land, at sea and in transit zones.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2302016 С1, приоритет 21.10.2005, МПК G01V 1/02.1. RF patent No. 2302016 C1, priority 10.21.2005, IPC G01V 1/02.
2. Патент РФ №2028646 С1, приоритет 29.05.1991, МПК G01V 1/02.2. RF patent No. 2028646 C1, priority 05.29.1991, IPC G01V 1/02.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132273/28A RU2381528C2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Method of generating seismic waves and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132273/28A RU2381528C2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Method of generating seismic waves and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007132273A RU2007132273A (en) | 2009-03-10 |
| RU2381528C2 true RU2381528C2 (en) | 2010-02-10 |
Family
ID=40528028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132273/28A RU2381528C2 (en) | 2007-08-28 | 2007-08-28 | Method of generating seismic waves and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2381528C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467357C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-11-20 | Виктор Васильевич Ивашин | Ground-based non-explosive pulsed seismic vibrator |
| RU2520916C2 (en) * | 2012-09-14 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Seismic shear wave generator |
| RU2576625C2 (en) * | 2014-01-20 | 2016-03-10 | Сергей Анатольевич Кобыш | Apparatus for generating seismic waves in water medium |
| RU2828181C2 (en) * | 2023-03-13 | 2024-10-07 | Алексей Викторович Лифантьев | Controlled electromagnetic dynamic radiator of elastic waves of low frequency in non-conducting media (embodiments) |
-
2007
- 2007-08-28 RU RU2007132273/28A patent/RU2381528C2/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467357C1 (en) * | 2011-08-03 | 2012-11-20 | Виктор Васильевич Ивашин | Ground-based non-explosive pulsed seismic vibrator |
| RU2520916C2 (en) * | 2012-09-14 | 2014-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георесурс" | Seismic shear wave generator |
| RU2576625C2 (en) * | 2014-01-20 | 2016-03-10 | Сергей Анатольевич Кобыш | Apparatus for generating seismic waves in water medium |
| RU2828181C2 (en) * | 2023-03-13 | 2024-10-07 | Алексей Викторович Лифантьев | Controlled electromagnetic dynamic radiator of elastic waves of low frequency in non-conducting media (embodiments) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007132273A (en) | 2009-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8446798B2 (en) | Marine acoustic vibrator having enhanced low-frequency amplitude | |
| RU2369883C1 (en) | Pulse non-explosive surface seismic source | |
| US9618637B2 (en) | Low frequency marine acoustic vibrator | |
| Noorlandt et al. | A seismic vertical vibrator driven by linear synchronous motors | |
| US8228762B2 (en) | Magnetic mass-lift impulsive seismic energy source including attracting and repulsing electromagnets | |
| RU2381528C2 (en) | Method of generating seismic waves and device to this end | |
| US3282372A (en) | Direct drive method and apparatus for generating seismic vibratory signals | |
| US20170126110A1 (en) | Electromagnetic energy transducer | |
| RU2335001C1 (en) | Seismic source | |
| RU2411546C1 (en) | Method of seismic waves excitation and device for method's implementation | |
| RU2302016C1 (en) | Mode of exciting seismic waves and arrangement for its realization | |
| Li et al. | Design and experimental testing of an adaptive magneto-rheological elastomer base isolator | |
| RU2498352C1 (en) | Pulsed non-explosive seismic vibrator for water environment | |
| CN218848347U (en) | Transverse and longitudinal wave controlled focus exploration device | |
| RU2457512C1 (en) | Pulsed electromagnetic source of seismic shear waves (versions) | |
| RU2634079C1 (en) | Pulse skid seismic source with electromechanical drive | |
| RU2216753C2 (en) | Electromagnetic source of seismic waves | |
| CN110107446B (en) | Magnetic field coupling wave energy collector | |
| RU2475778C1 (en) | Pulsed ground-based non-explosive seismic vibrator | |
| Sun et al. | Experimental study on a vibratory generator based on impact of water current | |
| RU2515421C2 (en) | Non-explosive ground-based pulsed seismic vibrator | |
| RU2053525C1 (en) | Device for exciting seismic waves | |
| RU2485552C1 (en) | Pulsed non-explosive seismic source for water environment | |
| RU2523755C2 (en) | Electromagnetic radiator of seismic shear waves | |
| RU2576625C2 (en) | Apparatus for generating seismic waves in water medium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120405 |