RU32290U1

RU32290U1 - Многокомпонентный сейсмический модуль

Info

Publication number: RU32290U1
Application number: RU2003114649/20U
Authority: RU
Inventors: И.А. Шеремет; А.П. Пронкин; Ю.В. Матвеев; В.С. Ермилов
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2003-09-10

Description

МНОГОКОМПОНЕНТНЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ

Устройство относится к конструктивному выполнению средств производства сейсмической разведки, а именно - к специальной конструкции приёмников сейсмических сигналов (НСС). Устройство может быть использовано при работах на суше, при сейсморазведке на акваториях в шельфовых зонах или в переходных зонах суша-море.

Традиционно в многокомпонентной сейсморазведке применяются классические установки НСС (установки Е.И.Гальперина) 1, 4, 5, включаюш:ие три (или четыре) сейсмоприёмника и жёстко связанный с установкой датчик ориентации в цространстве. Нри этом первый третий НСС расположены 4, 5 под углом 120° в горизонтальной плоскости, а четвёртый (вертикальный) приёмник размеш,ён в центре установки. В качестве НСС в таких установках применены НСС геофонного и гидрофонного типа, а в качестве датчиков ориентации либо гироскопические датчики (устройства ориентации по магнитному полю Земли) 5, либо гравитационные датчики, выполненные в виде шарика (или маятника) из проводящего материала, замыкающего секторные контакты, размещённые по круговым направляющим цилиндрического корпуса модуля НСС 4.

Установкам типа 4, 5 присущи недостатки, свойственные механическим устройствам: недостаточная, в ряде случае, точность и надёжность, а также неудовлетворительные размеры и стоимость.

МПК:О01 Vl/16

с///

в последнее время появились сейсмоприёмные устройства 2, 3 основанные на оптических измерениях и содержащие установленную в корпусе инерционную массу с зеркалами, источник оптического когерентного (лазерного) излучения, фотоприёмник, световоды, мультиплексор и блок обработки фазовых измерений на микропроцессоре. При этом инерционная масса, выполненная в виде цилиндра 3 или куба 2, закреплена внутри корпуса на упругом подвесе, который выполнен в виде сложной механической конструкции из восьми пружин, и помещена в вязкую жидкость.

Однако, сейсмоприёмные устройства 2, 3 весьма сложны (не уступают по сложности гироскопическим системам), громоздки, труднореализуемы, дороги и в известном виде 2, 3 вряд ли могут в ближайшее время являться альтернативой более простым известным пес 1,4.

Известный многокомпонентный приёмный сейсмический модуль 1, принятый за прототип, содержит размещённые в цилиндрическом корпусе четыре ПСС (три пьезоакселерометра и гидрофон) и датчик ориентации модуля, выходы которых подключены к входам электронного блока обработки. При этом пьезоакселерометры расположены по взаимно ортогональным компонентам х, у, z, гидрофон размещён в центре корпуса вдоль его оси. Датчик ориентации, жёстко связанный с системой ПСС, выполнен в виде бесконтактного оптического датчика угла поворота системы ПСС относительно вертикали, что выгодно отличает его от механического датчика ориентации 4.

Как указывалось выше, механические устройства ПСС недостаточно точны и надёжны, и более адекватным представляется использование оптических сейсмоприёмников, но не таких сложных, громоздких, трудоёмких и дорогих, как 2, 3.

Сущность технического решения заключается в создании многокомпонентного сейсмического модуля (МСМ), имеющего в своём составе такие ПСС, которые нутём специального конструктивного выполнения реализовали бы синергию оптических и механических ПСС, т.е., позволили бы сочетать свойства геофонов и гидрофонов в достаточно простой и надёжной конструкции оптического ПСС, достигая при этом повышения точности измерений за счёт использования как оптического датчика ориентации МСМ, так и оптических сейсмоприёмников.

Основной технический результат предлагаемого МСМ повышение точности, достоверности и надёжности данных сейсморазведки при упрощении и снижении стоимости ПСС специальной конструкции.

Технический результат достигается следующим образом.

Многокомпонентный сейсмический модуль (МСМ), включает размещённые в корпусе четыре приёмника сейсмических сигналов (ПСС) и датчик ориентации МСМ, выходы которых подключены к электронному блоку обработки. Причём оси чувствительности трёх ПСС расположены под углом 120° в плоскости, ортогональной линии наблюдений, ось чувствительности четвёртого ПСС размещена по горизонтальной линии наблюдений, а датчик ориентации МСМ жёстко связан с системой ПСС.

Отличительной особенностью МСМ является то, что в качестве ПСС применены оптические устройства, состоящие из источников лазерного излучения и фотодиодов, корпус МСМ имеет внутреннее зеркальное покрытие, а между оптическими устройствами ПСС и корпусом МСМ размещены фокусирующие линзы.

Кроме того, МСМ отличается тем, что его корпус выполнен с тонкими металлическими мембранными окнами, расположенными напротив каждого из оптических устройств ПСС.

При этом в частных случаях корпус МСМ с внутренней зеркальной поверхностью может быть выполнен в виде сферы, цилиндра, куба, параллелепипеда, тетраэдра, пирамиды или другой объёмной фигуры.

На чертеже приведена схема предлагаемого многокомпонентного сейсмического модуля (вариант сферического или цилиндрического корпуса МСМ).

МСМ содержит корпус 1 с тонкими металлическими мембранными окнами 2, сейсмоприёмники, включающие источники 3 лазерного излучения и фотодиоды 4, а также фокусирующие линзы 5.

Работа МСМ заключается в следующем.

При размещённом на поверхности земли, либо на морском дне МСМ продольные Р-волны и поперечные S-волны воспринимаются корпусом 1 ПСС, в результате чего происходят колебания стенок корпуса 1 МСМ. Для увеличения чувствительности корпуса 1 к сейсмическим волнам он снабжён тонкими металлическими мембранными окнами 2 с внутренней зеркальной поверхностью. Колебания корпуса 1 и мембранных окон 2 модулируют оптические лучи (световой поток) источников 3 лазерного излучения. Модулированные лучи отражённые от мембран 2 проходят через фокусирующие линзы 5 и в фотодиодах 4 преобразуются в фототок, величина которого пропорциональна колебаниям корпуса 1 и мембран 2, а, - следовательно, - и сейсмическим колебаниям. Обработка изменяющихся токов фотодиодов производится в электронном блоке (на чертеже не показан) по известной схеме 1. Размещение трёх оптических устройств, состоящих из источников 3 лазерного излучения

и фотодиодов 4 под углом 120° в плоскости, ортогональной линии наблюдений, и 4-го оптического устройства в центре МСМ позволяет производить корректную многокомпонентную сейсмосъёмку суши или акваторий, причём в зависимости от производственной необходимости может быть выбрана любая объёмная фигура корпуса 1 МСМ: в виде сферы, цилиндра, куба, тетраэдра и т.д.

Таким образом реализуется рациональная оптическая система пес МСМ, позволяющая в достаточно простой и надёжной конструкции комплексировать синергетические признаки механических и оптических ПСС. МСМ является универсальной для сухопутной и морской сейсмосъёмок, позволяет повысить точность, достоверность и надёжность съёмки и обеспечить близкий к потенциальному показатель обобщённого критерия «сложность - стоимость - точность эффективность, т.е. достижение максимальной точности и эффективности при приемлемых сложности и стоимости устройства.

ИСТОЧНИКИ по УРОВПЮ ТЕХНИКИ I. Прототип и аналоги:

1.RU 28923 и 1, 20.04.2003 (прототип).

2.RU 2178898 С 1, 27.01.2002 (аналог).

П. Дополнительные источники по уровню техники:

3.RU 2137158 С 1, 10.09.1999.

4.RU 10889 и 1,16.08.1999.

5.SU 688885 А 1,30.09.1979.

Claims

1. Многокомпонентный сейсмический модуль (МСМ), включающий размещенные в корпусе четыре приемника сейсмических сигналов (ПСС) и датчик ориентации МСМ, выходы которых подключены к электронному блоку обработки, причем оси чувствительности трех ПСС расположены под углом 120° в плоскости, ортогональной линии наблюдений, ось чувствительности четвертого ПСС размещена по горизонтальной линии наблюдений, а датчик ориентации МСМ жестко связан с системой ПСС, отличающийся тем, что в качестве ПСС применены оптические устройства, состоящие из источников лазерного излучения и фотодиодов, корпус МСМ имеет внутреннее зеркальное покрытие, а между оптическими устройствами ПСС и корпусом МСМ размещены фокусирующие линзы.

2. МСМ по п.1, отличающийся тем, что его корпус выполнен с тонкими металлическими мембранными окнами, расположенными напротив каждого из оптических устройств ПСС.

3. МСМ по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде сферы, цилиндра, куба, параллелепипеда, тетраэдра, пирамиды или другой объемной фигуры.