Приемное сейсмическое устройство непрерывной структуры

Приемное сейсмическое устройство непрерывной структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (ц 638287

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 16.05.75 (21) 2140003/18-25 (23) Приоритет — (32) 17.05.74 (51) М. Кл. б 01Ч 1/16

ГосУдаРственный комитет (31) 7417545 (33) франция (43) Опубликовано 15.12.78. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 15.12.78 (53) УДК 550.834 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Иностранец

)Kax-Клод Дюбуа (Франция) Иностранная фирма

«Энститю Франсэ дю Петроль» (Франция) (71) Заявитель (54) ПРИЕМНОЕ СЕЙСМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

НЕПРЕРЫВНОЙ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и может быть использовано при сейсмических исследованиях на суше и на море.

Известно устройство для подводной сейсмической разведки, выполненное в виде гибкого шланга, на котором смонтированы изолированные гидрофоны (1).

Недостатками такого устройства являются низкая помехозащищенность при эксплуатации и сложность конструкции.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство большой длины и непрерывной структуры, являющееся датчиком сейсмических волн емкостного типа, применяющееся для наземной сейсмической разведки, содержащее удлиненную, замкнутую и плоскую оболочку, снабженную двумя расположенными одна напротив другой поверхностями, соединенными с двумя гибкими электродами, поддерживаемыми на расстоянии один от другого с помощью воздуха, нагнетаемого в оболочку, или с помощью слоя эластичного материала (2).

Сейсмические колебания поверхности земли, на которой расположен датчик, изменяют расстояние между двумя электродами и, следовательно, создают между ними электрическое напряжение. При этом электроды поляризованы путем их подсоединения к генератору напряжения, находяще5 муся вне устройства.

Однако это устройство невозможно использовать в морской сейсморазведке для измерения колебаний давления на больших

10 глубинах. Действительно, использование практически несжимаемого по своей природе эластичного материала для поддержания двух электродов на расстоянии друг от друга делает устройство неспособным к из15 мерению изотропных напряжений, возникающих в воде. Если же электроды поддерживаются на расстоянии сжатым воздухом, необходимо использовать стойкую к воде герметическую оболочку. Кроме того, диа20 пазон глубин, на котором устройство сможет работать, будет сильно зависеть от начального давления, под которым был нагнетен в оболочку газ, поскольку в случае, если это давление недостаточно, между

25 электродами смогут произойти короткие замыкания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства

638287 при улучшении технологичности его изготовления.

Цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве каждая чувствительная система содержит твердый сжимаемый электропзоляционный элемент с изменяющимся под действием механических напряжений объемом, расположенный между деформирующимся элементом и, по крайней мере, одн и м из эл е ктр одов.

Кроме того, сжимаемый элемент содержит гибкий слой, выполненный из упругого материала, имеющего выемки, а также, C>1(IIiVIBCivllilII 3JICi4lCIIT содержит гибкий CJIOI выполненный из тканого материала.

На фпг. 1 показано предлагаемое устройство в плоской форме, первый вариант; на фиг. 2 и 3 — то же, второй вариант; на фиг.

4 — третий вариант выполнения устройства в виде нескольких комплектов одинаковой полярности, разрез; на фиг. 5 — четвертый вариант выполнения устройства в виде нескольких комплектов элементов обратной полярности, разрез; на фиг. 6 — вариант устройства, содержащего два чувствительных элемента, связанных с их арматурами, одинаковой полярности, закрепленных с двух сторон изолирующей полосы и соединенных последовательно; на фиг. 7— вариант устройства, чувствительные элементы расположены так же, как и на фиг.

6, а арматуры соединены параллельно; на фиг. 8 — пятый вариант выполнения устройства, различныс элементы имеют цилиндрическую форму, разрез; на фиг. 9— шестой вариант выполнения устройства, одна из арматур и оба элемента намотаны на цилпндрический сердечник, разрез; на фиг. 10 — седьмой вариант выполнения устройства, содержащего ансамбли типа представленных на фиг. 1 или 2, намотанные спирально в противоположном направлениях; на фиг. 11 — вариант устройства на фиг. 1 или 2, специально приспособленный для наземного использования; на фиг. 12— вариант устройства на фиг. 1 или 2, с переменной шириной; на фиг. 13 — вариант устройства на фиг. 9 с витками с переменным шагом.

Датчик, проиллюстрированный на фиг. 1, содержит комплект из трех плоских элементов, длина которых намного больше, чем их ширина. Он содержит первую арматуру 1, образованную металлической лентой или оплеткой, с которой скреплен элемент 2, выполненный из электроизоляционного материала. Структура этого элемента (или материала, из которого он образован) выбрана такой, чтобы он был сжимаемым, т. е. чтобы его объем изменялся при приложении к нему механических напряжений.

В качестве неограничивающего примера можно выбрать изолирующий элемент в форме решетки, например, перфорированную или тканую ленту.

4

Изолирующий элемент покрыт деформирующимся элементом 3, обладающим постоянной электрической поляризацией.

Можно выбрать, например, элемент, выполненный из материала типа «электрет».

Этот материал получают, например, путем поляризации лент, толщина которых заключена между восемью и двадцатью пятью микронами и которые выполнены из пластического материала типа полипропилена

P. Т. F. Е., полиэтилен терефтальта и т. д.

Эта поляризация осуществляется путем облучения электронами или приложением электрического поля, причем матераил нагревают приблизительно до температуры размягчения путем эффекта Корона, путем ультрафиолетового облучения и т. д.

«Электретовая» лента сама покрыта металлизированным слоем 4, образующим вторую арматуру.

Когда механические напряжения приложены к комплекту из трех элементов 1, 2 и

3 и «электретовая» лента перемещается по отношению к арматурам и поляризующее ее внутреннее электрическое поле наводит на них электрические заряды, и регистрируется изменение электрического напряжения между двумя арматурами.

Неизображенные электрические проводники соединяют арматуру с регистрирующей аппаратурой.

По варианту выполнения, представленному на фиг. 2 и 3, устройство содержит комплект, образованный «электретовой» лентой 3, каждая из поверхностей которой отделена от двух плоских металлических полос 1, 5, играющих роль арматуры, двумя полосами 2 и 6, аналогичными полосе 2, представленной на фиг. 1. Комплект может быть покрыт изолирующей оболочкой

7 из гибкого материала.

Согласно проиллюстрированному на фиг.

4 третьему варианту выполнения, можно составить устройство из трех комплектов, наложенных один на другой, идентичных проиллюстрированному на фиг. 3, и, в более общем случае, произвольное количество этих комплектов, последовательно соединенных. При этом возрастает чувствительность устройства при уменьшении его емкости.

Другие способы выполнения датчика предназначены для уменьшения недостатков, возникающих вследствие изгибов. Когда гибкий датчик изогнут, некоторые зоны испытывают растяжение, а другие — сжатие. На этих зонах наводятся электрические заряды, которые искажают сейсмическую информацию.

Согласно варианту выполнения на фиг.

5, два комплекта датчиков типа представленного на фиг. 2 или 3 связаны и расположены по одну и другую сторону от полосы

8 из гибкого изолирующего материала. В случае, когда комплекты датчиков, распо638287

45

5 ложенные по обе стороны от изолирующей полосы 8, не связаны с ней жестко, они испытывают одинаковый изгиб и дают заряды одинакового знака, если их полярность одинакова. Для того, чтобы исключить эти искажающие заряды, можно изменить полярность комплектов на противоположную, как это показано на фиг. 5.

Если два датчика жестко соединены один с другим, при изгибе один из них испытывает сжатие, а другой — растяжение, и они вырабатывают искажающие электрические заряды противоположных знаков. В этом случае, чтобы исключить искажение, следует полярность комплектов сделать одинаковой, что проиллюстрировано на фиг. 6, где арматуры соединены последовательно, и на фиг. 7, где арматуры соединены параллельно.

В выполнснии по фиг. 8 комплект датчиков имеет цилиндрическую форму.

Элементы в нем составлены в комплект так же, как и в выполнении по фиг. 1 или 2.

Он содержит последовательно от центра к периферии несущий сердечник 9 (центральное ядро), выполненное из гибкого изолирующего пластического материала, покрытое снаружи гибкой арматурой 10, которая может быть получена путем металлизации наружной поверхности центрального ядра

9, затем первым изолирующим слоем 11, чувствительным «электретовым» элементом

12, вторым изолирующим слоем 13, второй проводящей арматурой 14 и наружной изолирующей и гибкой оболочкой 15.

В варианте выполнения с фиг. 9 комплект образован посредством составления в стопку изолирующей сетки, «электретовой» ленты и ее металлизированного слоя (фиг. 1), намотанного спиралью с постоянным шагом на центральное ядро 16 цилиндрической формы из проводящего материала.

Датчик, проиллюстрированный на фиг.

10, содержит центральное цилиндрическое изолирующее ядро 17, вокруг которого намотан комплект 18 датчика по выполнению по фиг. 1 или 2. Этот комплект окружен изолирующим элементом, например полоской 19 гибкого изолирующего материала, намотанной на комплект 18. Второй комплект 20, идентичный первому комплекту

18, намотан по спирали обратного направления по отношению к первой поверх изолирующей полосы 19. Арматуры двух комплектов 18 и 20 датчиков параллельно соединены посредством колец 21а, 21б, 22а, 22б и подсоединены к необозначенной регистрирующей аппаратуре.

Преимущество примененной в этом варианте выполнения датчика структуры состоит в осуществлении двойной компенсации помех, связанных с изгибами: с одной стороны, согласно принципу, проиллюстрированному на фиг. 5, путем разной поляр6 ности электродов, и, с другой стороны, в связи с тем, что при заданной длине устройства при движениях изгиба одинаковое число участков витков работает на растяжение и на сжатие. При этом, число обмоток неограничено. В более общем случае один или несколько ансамблей-датчиков могут быть намотаны на сердечник 17 и соединены способом, проиллюстрированным на фиг. 4 и 5.

Описанные устройства приспособлены в основном для измерений в воде.

Датчик непрерывной структуры согласно изобретению может быть приспособлен для наземного использования, см. фиг. 11.

В этом случае используют комплект плоской формы, типа показанного на фиг.

1, 2, 4 или 5 и на одной из его сторон помещают маленькие массы 23, например, из свинца, в качестве инерционной массы.

Кроме того, эти массы способствуют контакту приемного устройства с почвой. Эти массы могут, например, быть расположены под гибкой оболочкой 24, которая их удерживает.

По варианту на фиг. 12 устройство выполнено таким образом, что его чувствительность в его различных зонах изменяется в зависимости от расстояния этих зон от центра устройства, с целью улучшения его направленности. Для этого, например, ширина датчика в центре делается большей, чем на концах, В случае датчика цилиндрической формы можно изменить шаг намотки комплекта, Шаг намотки будет большим на концах датчика, чем в центре (фиг. 13), Нс выходя за рамки изобретения, могут быть осуществлены другие варианты выполнения.

Формула изобретения

Приемное сейсмическое устройство непрерывной структуры, содержащее, по крайней мере, одну чувствительную систему, включающую два электрода, расположенные с обеих сторон деформирующегося элемента, обладающего постоянной электрической поляризацией, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства при улучшении технологичности его изготовления, каждая чувствительная система содержит твердый сжимаемый электроизоляционный элемент с изменяющимся под действием механических напряжений объемом, расположенный между деформирующимся элементом и, по крайней мере, одним из электродов.

2. Устройство по и. 1, отл ич а ющ е ес я тем, что сжимаемый элемент содержит гибкий слой, BbIIIQJIE!eнный из упругого материала, имеющего выемки.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что сжимаемый элемент содержит гибкий слой, выполненный из тканого материала.

638287

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3432000, кл, 181-51, опублик. 1969.

2. Патент США № 2649579, кл. 340-17, опублик. 1953.

638287 фиа$0 фис. 12

Фию, 18

Редактор 14. Шубина

Заказ 325/11 Изд. № 166 Тираж 666 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Т. Райкова

Техред А. Камышникова

Корректоры: Е. Хмелева и А. Галахова