Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн

Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

rii> 72954 3

-/бс

1: Я (61) Дополнительное к авт, саид-ву— (22) Заявлено 01.1177 (21) 2537751/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51)М, Кл. г; 01 Ч 1/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 250480. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 250480

{53) УДК 550. 8З4 (088,8) (72) Авторы изобретения

З,И.Баскин, В.С.Гинзбург и Е.М.Баскин

Специальное конструкторское бюро сейсмической техники (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ПОПЕРЕЧНЫХ

СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН

Изобретение относится к устройствам для возбуждения поперечных сейсмических волн и может быть испльзовано при проведении сейсморазведочных работ на нефть и газ.

Известны устройства для возбуждения поперечных сейсмических волн, в которых возбуждение волн происходит при помощи внедренных в грунт передающих элементов, выполненных в виде пластин или буров, на которые действует генерируемая устройством перемещенная. горизонтальная сила (1), (21.

Рабочий цикл таких устройств включает подготовительный этап, заключающийся во внедрении передающего элемента в грун, в течение. которого не происходит возбуждения сейсмичес- 20 кой волны, что снижает производительность устройства.

Известны также устройства для возбуждения поперечных сейсмических волн, содержащие источники вертикальной и горизонтальной сил и передающие элементы, выполненные в форме клиньев, в которых возбуждение сейсмического сигнала происходит в процессе внедрения передающего элемента в Зр

I грунт под дейс:твием не, ниальнсзй и горизонтальной и 1 ". з рс>йс тва (3),(4) .

Однако они не име г < аметров, находящихся в сo(. ò!!< 1пп, поз— воляюшем получить ма: lE ное значение резуль гиру.и..с- и .(.изонтальной силы. При этом зч:i"! ьH.-.!÷ часть энергии затрачинаетс.я н . возбуждение пролол:-чых сейс.мп ссс:Hx волн, что противоре-сит ф; ниIIH(нальному назначению устрорстпа.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для возбужде;птя поперечных сейсмических волн, содержащее источники горизонтальной и вертикальной сил и контактирующие с грунтом передающие элементы в виде клиньев (51.

Возбуждеййе сейсмического сигнала в устройстве происходит в процессе внедрения передающего элемента в грунт под действием вертикальной и изменяющейся во времени горизонтальной сил. При этом интенсивность (амплитуда) возбуждаемой поперечной волны возрастает с увеличением амплитудного значения результирующей горизонтальной силы.

Это значение определенным образом

729541 зависит от величины вертикальной и горизонтальной сил и формы передающего элемента, определяемой углом при вершине клина. Однако конструкция этого устройства не имеет параметров (значений сил и угла при вершине клина)„ находящихся н соотношении, позноляющем получить максимальное значение результирующей горизонтальной силы, что снижает сейсмическую эффективность устройства.

Для повышения интенсивности возбуждаемых волн путем эффективного воздействия передающих элементов на грунт передающий элемент выполнен с углом А при вершине, определяемым в соответствии с соотношением, 10

Н-кР

Ф.= агсс1о

Н-KF

50

T = KN где К вЂ” коэффициент трения между поверхностью клина и грунтом, Силу нормального давления Й находят.из условия равенства нулю проекций сил Г, Й, R, S, действующих на клин, на направление перпендикуляра к стороне клина. Здесь

R = — Й вЂ” сила нормальной реакции грунта, S — сила трения (S =- — Т), ol. 3

R = Н sin + F cos (2)

П ризонтальная составляющая X сил Й и Т равна по величине

0L с

Х = N cos — — — T s1n — — -. (3)

65 где Н вЂ” значение вертикальной силы;

F — амплитудное значение горизонтальной силы;

К вЂ” коэффициент трения между грунтом и поверхностью передающего элемента.

На фиг.1 дана схема передающего элемента с действующими силами; на фиг.2 — показан графикзависимости с (д ) от угла с1, где с (®) — коэффициент в выражении X = F с (с ), З0

Соотношение, связывающее параметры передающего элемента устройства, получено при рассмотрении взаимодействия передающего элемента 1 выполненного в виде клина с грунтом 35

2 (см.фиг.1).

На грунт 2 со стороны .предлагаемого элемента 1 с углом при вершине д действуют силы нормального давления N и трения Т, являющиеся производ- 40 ными от горизонтальной F и вертикальной Н сил, генерируемых устройством. Сила, действующая со сторон грунта на клин в вертикальном направлении по оси клина, пренебрежимо мала, так как разрушение грунта 45 под острием клина происходит достаточно быстро.

Сила трения Т может быть предстанлена произведением

Учитывая выражения (1) и (2), находят

С1.. (;Ф / бк (k 1 х = Neon — - KN sin - N cps- - к п — ) =

Я 2 Е 2) Ч d.1/ О д. к — Hewn — +Fcos — ) сОь — -К н я1 — ) = (4)

2 2 ) 2 1)

2 2 4

2 ., эп

+ FzoS — KF (Д

Производная полученного выражения по углу с - имеет следующий вид сЬ. 4 1 . 1 . 1 сИ. 2 2 2 2 — = -Hcosa -кНэм с .— — э1по к соэс(.= — (Н вЂ” к F) с o S к.- — (Е . к н) ы к к

4 4

2 2

При угле б =с, соотнетстнующем экстремальному значению величины Х, l3X Н- Š— -О т.е. Р.дА =—

F KH или Ф. =си cog ()

Н- к

При Ак 1 достигается максимум

c12- х д а-х,(. ((,=1 (2 2 2 21

= — — (Н- кк)%к к- — Р к к)СОБб, (7 )

= — — Эщб (Н-rF+ F+ кН) — — = дд,у „. г о" н-к о

2. 2.

H - KF ) (Р +- КН1 — Ып d- (8)

Н- KР

Полученное выражение всегда меньше нуля, так как в реальной конструкции д, (Т ; Б ) ICF

Отрицательное значение второй производной свидетельстнует о том, что при значении угла при вершине клина, выбранном согласно соотношению (6), достигается максимум действующей на грунт горизонтальной силы. Приведем выражение (4) к следующему виду х = F ° с(З ), 1н н ° аа с(б ) =- — sin с1- к — sin — +cGs — — — Kevin d

2F F 2 2 2.

На фиг.2 приведен в качестве примера график, отражающий зависимость

c() при — — = 1 2; К = 0 1.

Как видно из графика, максимальное значение с(Й) достигается при

d = 40 . Таким образом, устройство, о снабженное передающим элементом 1 в форме клина с углом при вершине, равным 40, и имеющее отношение значений вертикальной и горизонтальной сил, равное 1:2, позволяет получить результирующую. горизонтальную силу в 1,222 раза большую, чем горизонтальная сила, генерируемая устройстном.

Приведенное .соотношение параметров устройства позволяет получить наибольшее значение действующей на грунт результирующей горизонтальной силы, наибольшую амплитуду возбуждаемой поперечной волны, приводит к существенному повышению сейсмической эффективности устройства.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения поперечных сейсмических волн, .содержащее

729541

Фиг.1

1.222

Составитель Л.Солодилов

Техред Э.Чужик Корректор В,Синицкая

Редактор T.Øàãoâà

Заказ 1257/40 Тираж 649 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.!13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал tltltl Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 источники горизонтальной и вертикальной сил и контактирующие с грунтом передающие элементы в виде клиньев, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения интенсивности возбуждаемых волн путем эффективного воздействия передающих элементов на грунт, передающий элемент выполнен с углом с при вершине, определяемым в соответствии с соотношением

-кР где Н вЂ” значение вертикальной силыу

F — значение горизонтальной силы;

К вЂ” коэффициент трения между грунтом и поверхностью элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 93.106.982, кл. 181-5, опублик. 1960.

2. Патент США 93.205 ° 974, кл. 181-5, опублик. 1962.

3. .Патент CtOA 93 ° 280.935, кл. 181-5, опублик. 1963.

4 Патент США 93 286 783 кл . 181-5, опублик . 1963.

5. Патент CDIA 93 159.233, кл. 181-5, опублик. 1962 (прототип) .