Свердловинне електромагнітне ударне сейсмічне джерело

1. Свердловинне електромагнітне ударне сейсмічне джерело, яке містить корпус з крізним отвором і розміщений у корпусі електромагнітний механізм, що складається зі статора з котушками та довгастого якоря, шарнірне кріплення, бойок, пружину, притискний елемент з притискним механізмом, яке відрізняється тим, що бойок жорстко приєднаний до якоря, якір з бойком встановлені в отвір у корпусі, в джерело введений молот, шарні 3 ливістю контакту з якорем встановлений бойок, герметично ізольований від корпусу ущільненнями. До недоліків прототипу [4] відноситься недостатньо висока сейсмічна ефективність в зв'язку з використанням якоря електромагніту як ударного елементу з порівняно малою масою, розміри якого обмежені розмірами вільного простору у корпусі сейсмоджерела. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення свердловинного електромагнітного ударного сейсмічного джерела шляхом розділення магнітної та ударної функцій якоря електромагніту та введення в конструкцію пристрою окремого молота, шарнірно приєднаного до корпусу зовні з можливістю руху відносно корпусу та можливістю контакту з бойком якоря, що забезпечує можливість збільшення маси ударного елемента і підвищення сейсмічної ефективності. Поставлена задача вирішується тим, що в свердловинне електромагнітне ударне сейсмічне джерело, яке містить корпус з крізним отвором і розміщений у корпусі електромагнітний механізм, що складається зі статора з котушками та довгастого якоря, шарнірне кріплення, бойок, пружину, притискний елемент з притискним механізмом, бойок жорстко приєднаний до якоря, якір з бойком встановлені в отвір у корпусі, в джерело введений молот, шарнірно приєднаний до корпусу зовні з можливістю руху відносно корпусу та можливістю контакту з бойком якоря, а пружина встановлена між корпусом та молотом; - на молоті виконаний принаймні один виступ з можливістю контакту зі стінкою свердловини; - отвір виконаний у корпусі не наскрізь і заповнений електроізоляційною рідиною, а в якорі виконаний принаймні один поздовжній крізний отвір, зовні на отвір у корпусі встановлена гнучка мембрана з отвором, в який щільно встановлений бойок якоря; - електромагнітний механізм складається принаймні з двох статорів з котушками та якорями, а у корпусі виконано принаймні два отвори, в які встановлені якорі. Порівняно з прототипом [4] запропонований пристрій відрізняється наявністю таких відзнак: - бойок жорстко приєднаний до якоря, якір з бойком встановлені в отвір у корпусі, в джерело введений молот, шарнірно приєднаний до корпусу зовні з можливістю руху відносно корпуса та можливістю контакту з бойком якоря, а пружина встановлена між корпусом та молотом; - на молоті виконаний принаймні один виступ з можливістю контакту зі стінкою свердловини; - отвір виконаний у корпусі не наскрізь і заповнений електроізоляційною рідиною, а в якорі виконаний принаймні один поздовжній крізний отвір, зовні на отвір у корпусі встановлена гнучка мембрана з отвором, в який щільно встановлений бойок якоря; - електромагнітний механізм складається принаймні з двох статорів з котушками та якорями, а у корпусі виконано принаймні два отвори, в які встановлені якорі. 41479 4 Ці відзнаки є суттєвими і забезпечують досягнення поставленої задачі корисної моделі. Завдяки тому, що бойок жорстко приєднаний до якоря, якір з бойком встановлені в отвір у корпусі, в джерело введений молот, шарнірно приєднаний до корпусу зовні з можливістю руху відносно корпусу та можливістю контакту з бойком якоря, а пружина встановлена між корпусом та молотом, розділені магнітна та ударна функції якоря електромагніту, забезпечується можливість збільшення маси ударного елемента і підвищення сейсмічної ефективності роботи джерела. Завдяки тому, що на молоті виконаний принаймні один виступ з можливістю контакту зі стінкою свердловини, забезпечується нанесення ударів в фіксованій точці свердловини та ідентичність ударів, що збільшує сейсмічну ефективність роботи джерела в режимі накопичення сейсмічних сигналів, а також зменшує гідравлічний опір рідини в момент наближення молота до стінки свердловини, що також підвищує сейсмічну ефективність. Можливе також використання зворотного удару молота для збудження сейсмічних хвиль, на цей випадок можливо виконання другого виступу з протилежної сторони молота, в цьому випадку кінетична енергія молота може бути використана з більшою ефективністю. Завдяки тому, що отвір виконаний у корпусі не наскрізь і заповнений електроізоляційною рідиною, а в якорі виконаний принаймні один поздовжній крізний отвір, зовні на отвір у корпусі встановлена гнучка мембрана з отвором, в який щільно встановлений бойок якоря, якір є ізольованим від свердловинної рідини та ліквідована вірогідність попадання забруднення в зону контакту ковзання, що підвищує надійність роботи пристрою. Принаймні один поздовжній крізний отвір у якорі виконаний для перетікання рідини через цей отвір та урівноваження тиску рідини по обидві сторони якоря при його переміщенні. Завдяки тому, що електромагнітний механізм складається принаймні з двох статорів з котушками та якорями, а у корпусі виконано принаймні два отвори, в які встановлені якорі, загальна потужність електромагнітного механізму збільшується без збільшення діаметра корпусу за рахунок розміщення електромагнітів уздовж корпусу, що дає можливість підвищення сейсмічної ефективності роботи джерела. Запропонована корисна модель пояснюється Фіг., де зображено загальний вигляд джерела сейсмічних коливань. Свердловинне електромагнітне ударне сейсмічне джерело містить корпус 1 з крізним отвором 2, електромагнітний механізм, що складається з електромагніта 3 з котушками 4 та довгастого якоря 5, шарнірне кріплення 6, бойок 7, пружину 8, притискний елемент 9 з притискним механізмом 10, молот 11 з виступами 12, 13 та важелем 14. Бойок 7 жорстко приєднаний до якоря 5, якір 5 з бойком 7 встановлені в отвір 2 у корпусі 1, молот 11, шарнірно приєднаний за важіль 14 до корпусу 1 зовні з можливістю руху відносно корпуса 1 та можливістю контакту з бойком 7 якоря 5, пружина 8 встановлена між корпусом 1 та молотом 11. 5 В іншому виконанні джерела електромагніт 15 з котушками 16 має якір 17 з поздовжнім крізним отвором 18 та бойком 19, у корпусі 1 виконаний некрізний отвір 20, на який встановлена гнучка мембрана 21 з отвором, в який щільно встановлений бойок 19 якоря 17. Некрізний отвір 20 у корпусі 1 заповнений електроізоляційною рідиною, наприклад, мінеральним маслом. Діаметри отворів 2, 20 у корпусі 1 виконані меншими, ніж діаметри якорів 5, 17, по обидві сторони якорів 5, 17 можуть бути встановлені демпферні, наприклад, гумові шайби. Демпфери також можуть бути встановлені між корпусом 1 та молотом 11 або важелем 14 (не Фіг. не показано). Пристрій працює таким чином. Спочатку притискний елемент 9 знаходиться у притиснутому положенні до корпусу 1. Молот 11 також знаходиться у притиснутому положенні до корпусу 1 за допомогою пружини 8, бойки 7, 19 знаходяться в контакті з важелем 14. Для проведення сейсморозвідувальних робіт джерело опускають у свердловину і на потрібній глибині корпус 1 за допомогою притискного механізму 10 з притискним елементом 9 притискають до стінок свердловини, як показано на Фіг. Після цього подають імпульси напруги на котушки 4, 16 електромагнітів 3, 15, в результаті чого якорі 5, 18 втягуються відповідно в статори 13, 15, та за допомогою бойків 7, 19 тиснуть на важіль 14, внаслідок чого молот 11 прискорюється. Якорі 5, 18 зупиняються при контакті з демпферними шайбами, установленими в виступах отворів 2, 20, а молот 11 продовжує рух по інерції і створює удар по стінці свердловини за допомогою виступу 12 та збуджує сейсмічні хвилі (молот 11 в момент удару показаний пунктиром на Фіг.). Закінчення імпульсу струму живлення електромагнітів повинно відбуватися до моменту удару молота 11 по стінці свердловини для уникання електричних завад в момент створення сейсмічного імпульсу. Повертання молота 11 в початковий стан здійснюється за допомогою сили пружини 8 та сили ваги молота 11, сила зворотного удару зменшується за допомогою демпферів. Якорі 5, 18 повертаються в початковий стан за допомогою важеля 14 молота 11. Після повернення молота 11 в початковий стан та його зупинки, момент якої може бути визначений, наприклад, за допомогою сейсмоприймача, що розміщений у корпусі 1 джерела (не показаний), процес створення сейсмічного імпульсу може бути повторений. В залежності від вибору методу сейсмічних досліджень, замість демпфірування зворотний удар молота 11 також може бути використаний для збудження сейсмічних хвиль. Зворотний удар молота 11 по стінці свердловини здійснюється за 41479 6 допомогою виступу 13, в цьому випадку додатково використовується енергія пружини 8, яка була накопичена в процесі створення першого удару, що збільшує ефективність перетворення механічної енергії пристрою в сейсмічну. На протязі дії імпульсу напруги і руху якорів 5, 18, на статор 13, 15, а значить і на корпус 1, діє електромагнітна сила в протилежному напрямку. Перевагою даного пристрою у порівнянні з прототипом є те, що на відміну від прототипу, в даному пристрої ця сила діє на корпус 1 з протилежної сторони від знаходження притискного елементу 9 і не діє на нього, внаслідок чого сила притискання може бути значно менше, ніж у прототипі, а надійність роботи джерела буде більшою. Ще однією перевагою даного пристрою у порівнянні з прототипом є те, що за рахунок розташування молота за межами корпуса, збільшення його маси та робочого ходу якорів може бути зменшена загальна потужність електроживлення електромагнітів при накопиченні однакової кількості кінетичної енергії молота до моменту удару, що дає можливість використання блоку електроживлення, який знаходиться на поверхні, на відміну від прототипу, де необхідно використовувати потужний занурювальний енергоблок з ємнісним накопичувачем електроенергії. Це дає можливість спростити конструкцію та поліпшити його експлуатаційні характеристики. Пристрій може ефективно і успішно використовуватись для сейсмічних досліджень у глибоких свердловинах для розвідки корисних копалин. Пристрій може ефективно використовуватися як в обсаджених, так і в не обсаджених свердловинах. Позитивний ефект від застосування запропонованого пристрою полягає у підвищенні сейсмічної ефективності джерела та спрощенні конструкції, тому поставлена задача винаходу удосконалення пристрою -досягається. Джерела інформації: 1. Авт. Свид. СССР №1039581А, Кл. В06В1/04. Электромагнитный скважинный возбудитель колебаний. Ряшенцев Н.П., Симонов Б.Ф., Сергиенко С.Я. Опубл. 07.09.83, бюлл. №33. 2. Пат. США №2008/0110691 А1, кл. G01V1/147, G01V1/40. Downhole Seismic Source. Chung Chang, R.T. Coates, J.G. Saint Germain. Опубл. 15.05.2008. 3. Пат. США №2003/0205428 А1, кл. G01V1/00, G01V1/02. Acoustic Source Using a Shaftless Electrical Hammer. Опубл. 06.11.2003. 4. Деклараційний пат. України №69548 А, кл. G01V1/40. Електромагнітне свердловинне джерело сейсмічних хвиль бойкового типу. Пігнастій С.С., Роман В.І., Сиротенко П.Т., Ковальчук Б.М. Опубл. 15.09.2004, бюлл. №9 (прототип). 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 41479 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601