Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине

Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и> 890302 (6 l ) Допол интел ьное к а вт. с вид-ву (22)Заявлено 19.03.80 (21) 2895824/18-25 с присоединением заявки № (23)Приоритет(5 4 ) М. Кл.

G 01 V 1/14

Ркударстенеый комитет

СССР да делам изобретений и аткрытий

Опубликовано 15.12.81 ° Бюллетень №46

Дата опубликования описания 15.12.81 (53) УДК550.8З. (088.8) Д. С. Подозерский и С. А. Козь ев -

Горный институт ордена Ленина о фил ала им. С ° М. Кирова АН СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

И РЕГИСТРАЦИИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к геофизической разведке месторождений, а более конкретно к изучению упругих свойств горных пород в массиве сейсмическими методами и может найти применение на предприятиях горной промышленности для оценки напряженного состояния и упругих свойств при каротаже скважин.

Известно устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине, состоящее из возбудителя упругих колебаний и сейсмоприемников, закрепленных на одной измерительной штанге1 1), Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений из-.за влияния механических связей между излучателями и сейсмоприемниками, и из-за погрешности при выведении измерительной системы из равновесия до начала измерений. Соединение сейсмодатчиков с массивом горных пород при помощи блокировочных домкратов ненадежно, Наиболее близкими к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ударного возбуждения упругих волн, которое выполнено в виде механического возбудителя состоящего из металлического корпуса, снабженного спиральной пружиной, бойком и ударником, смонтированным в форме головки скважинного снаряда. Механический возбудитель опускается в скважину на металлических трубообразных штангах. Ориентировка возбудителя, завод и спуск пружины ударника осуществляется при помощи штоков, проложенных внутри штанг12)..

Недостатком этого устройства также является невысокая точность из20 мерений за счет того, что в нем невозможна точная ориентировка приемных сейсмодатчиков относительно источника возбуждения. Отсутствие

890302 синхронизации момента возбуждения и запуска регистрирующей аппаратуры также приводит к снижению достоверности и информативности полученных результатов. Кроме того, сложная конструкция устройства г наличием штоков, проложенных внутри полОй штанги, затрудняет работу в подземных горных выработках ограниченных размеров.

Цель изобретения — повышение точности измерений и их информативности.

Указанная цепь достигается тем, что устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических-4 волн в скважине, включающее механический возбудитель, содержащий корпус с расположенными в нем ударником, фиксатором и пружиной, и подсоединенную к корпусу полую штангу, снабжено металлическим конусом, в котором выполнено центральное от,.верстие для пропуска штанги. В конусе установлены во взаимно перпендикулярных направлениях датчики, регистрирующие продольные и поперечные волны, которые распространяются после удара по стенке скважины. Причем ударник снабжен пьезоэлементом, который соединен с регистрирующей аппаратурой.

Конус размещен на штанге, наружная поверхность которой футерована резиной, и установлен в устье скважины. Точность измерений обеспечивается путем надежного контакта конуса с исследуемой горной породой.

Жестко закрепленные в теле конуса датчики, ориентированные относительно друг друга, обеспечивают постоянство угла приема волн, а пьезоэлемент, смонтированный в ударнике механического возбудителя, обеспечивает синхронный и стабильный запуск реги" стрирующей аппаратуры. Резиновая оболочка на штанге исключает возникно вение помех от колебаний при случайных соприкосновениях ее .с конусом.

За счет такой взаимосвязи датчиков и механического возбудителя достигается компактность всего устройства, позволяющего регистрировать как продольные, так и поперечные волны в .одной и той же скважине, что повышает информативность измерений.

На чертеже изображено устройство, общий вид, разрез.

Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине содержит механический возбудитель, к корпусу 1 которого подсоединена полая штанга 2 в резиновой оболочке 3. На штанге размещен конус 4 с датчиками 5 и 6, выводы которых подсоединены к регистрирующей аппаратуре 7. B корпусе механического возбудителя, в котором имеется окно 8, расположен ударник 9 с выполненным в нижней части выступом 10. В ударник вмонтирован пьезоэлемент 11 для подачи по кабелю 12 запускающего импульса на регистрирующую аппаратуру 7 в момент возбуждения волн. Ударник 9 посажен на ось 13, установленную в корпусе ударника. На этой же оси установлена рабочая пружина 14. На нижней части корпуса 1 установлен стакан 15 с пружиной сжатия 16.В верхней части корпуса 1 механического возбудителя установлены фиксатор 17 с пружиной сжатия 18, а к фиксатору подсоединен тросик 19.

Устройство работает следующим образом. I

Для приведения ударника 9 в рабочее положение штангой 2 досыпают устройство иа забой скважины. Стакан 15, упираясь в забой скважины, сжимает пружину 16, давит на выступы 10 и поворачивает ударник вокруг оси 13. Головка ударника утапливает фиксатор 17, пружина 1 8 разжимается, и ударник стопорится фиксатором 17. Когда тросиком 19 освобождают фиксатор !7, ударник 9 под действием пружины !4 через окно 8 в корпусе наносит удар по стенке скважины. Импульс от пьезоэлемента 11 подается по кабелю 12 на регистрирующую аппаратуру 7, фиксирующую момент возбуждения сейсмических волн. Распространяясь по массиву горных пород, волны через тело конуса достигают датчиков 5 и 6, выводы от кото- рых также подсоединены к регистрирующей аппаратуре 7. По скорости прохождения продольных и поперечных волн в массиве горных пород судят о его физико-механическом состоянии, В предложенном устройстве просто решена задача одновременного возбуждения и регистрации сейсмических волн в одной и той же скважине. Оно поз890302 воляет с минимальными затратами и точно проводить замеры физико-механических свойств массива по всей длине скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для ударного возбуждения и регистрации сейсмических волн в скважине, включающее механический возбудитель, содержащий корпус с расположенными в нем ударником, фиксатором и пружиной, и подсоединенную к корпусу полую штангу, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и их информативности, оно снабжено металлическим конусом с центральным отверстием, размещенным на штанге в устье скважины, и установленным в нем во взаимно перпендикулярных направлениях датчиками для регистрации продольных и поперечных волн., а ударник снабжен пьезоэлементом, который соединен с регистрирующей аппаратурой.

1. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что наружная поверхность штанги футерована резиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Франции Ф 2199595, tS кл. G 01 V 1/00, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 124648, кл. G 01 V l/14, опублик.

1959 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 10984/7

Тираж 735 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная. 4