скважинный источник сейсмических сигналов

Формула изобретения

СКВАЖИННЫЙ ИСТОЧНИК СЕЙСМИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий соединенные последовательно корпуса, каждый из которых снабжен выхлопными окнами и перекрывающими их элементами, зарядом взрывчатого вещества, электрозапускающим устройством с двумя токоподводящими контактами, один из которых изолирован от корпуса, и взрывную магистраль, одна из фаз которой изолирована от корпусов, отличающийся тем, что каждый корпус снабжен верхним и нижним днищами, изолированный от корпуса электрический контакт каждого электрозапускающего устройства закреплен на наружной поверхности одного из днищ по оси корпуса, а на другом днище по оси корпуса выполнено сквозное отверстие, в котором с возможностью продольного перемещения и с зазором по отношению к изолированному от корпуса контакту электрозапускающего устройства сопряженного корпуса установлен дополнительный электрический контакт, соединенный с изолированной от корпуса фазой взрывной магистрали, причем величина зазора менее величины свободного хода дополнительного контакта, а изолированный от корпуса контакт электрозапускающего устройства крайнего корпуса соединен с изолированной от корпуса фазой взрывной магистрали.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сейсморазведке, в частности к конструкциям устройств для возбуждения сейсмических волн в скважине.

Известен скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий камеру высокого давления с выхлопными окнами и электрозапускающее устройство [1] .

Недостатком источника является относительно небольшая глубина погружения (500 м), что связано с ограниченными возможностями наземного оборудования.

Известен также скважинный источник сейсмических сигналов, содержащий гирлянду последовательно соединенных цилиндрических корпусов с зарядами взрывного вещества, электрозапускающее устройство и взрывную магистраль [2] .

Данный источник может работать на больших глубинах (3-5 км) и не требует громоздкого наземного оборудования.

К недостаткам источника можно отнести отсутствие возможности последовательного подрыва зарядов взрывчатого вещества, полное разрушение источника после однократного срабатывания и, как следствие, низкая производительность сейсморазведочных работ из-за большого количества спуско-подъемных операций на одной скважине и большой их длительности.

Наиболее близким по технической сущности является источник сейсмических сигналов на основе перфоратора многократного использования, содержащий несколько последовательно соединенных цилиндрических корпусов, каждый из которых снабжен выхлопными окнами с перекрывающими их элементами, зарядом взрывчатого вещества, электрозапускающим устройством с двумя токоподводящими контактами, один из которых изолирован от корпуса, и взрывной магистралью, одна из фаз которой изолирована от корпусов и проведена во все корпуса источника [3] .

Недостатками данного источника является отсутствие возможности последовательного подрыва зарядов взрывчатого вещества, низкая производительность сейсморазведочных работ за счет большого числа спуско-подъемных операций. А если учесть, что глубина погружения источника может составлять 3-5 км, то длительность одной операции спуско-подъема будет составлять несколько часов.

Настоящим изобретением решается техническая задача, заключающаяся в обеспечении как одновременного, так и последовательного подрыва зарядов взрывчатого вещества, что позволяет расширить функциональные возможности источника сейсмических сигналов, а также в уменьшении числа спуско-подъемных операций и соответственно повышении производительности сейсморазведочных работ.

Сущность предлагаемого решения заключается в том, что в известном источнике сейсмических сигналов, содержащем соединенные последовательно корпуса, каждый из которых снабжен выхлопными окнами с перекрывающими их элементами, электрозапускающим устройством с двумя токоподводящими контактами, один из которых изолирован от корпуса, и взрывную магистраль, одна из фаз которой изолирована от корпусов и проведена во все корпуса источника, каждый корпус снабжен двумя днищами, на наружной поверхности одного из которых по оси корпуса закреплен изолированный от него электрический контакт электрозапускающего устройства, а на другом по оси корпуса выполнено сквозное отверстие и в нем установлен с возможностью продольного перемещения и с зазором по отношению к изолированному от корпуса контакту электрозапускающего устройства сопряженного корпуса дополнительный электрический контакт, соединенный с изолированной от корпуса фазой взрывной магистрали, причем величина зазора не превышает величины свободного хода дополнительного контакта, а изолированный от корпуса контакт электрозапускающего устройства крайнего корпуса соединен с изолированной от корпусов фазой взрывной магистрали.

Под электрозапускающим устройством понимается электродетонатор, если срабатывание источника сопровождается взрывом заряда, и электровоспламенитель, если срабатывание сопровождается горением заряда.

Снабжение корпусов двумя днищами позволит отделить заряды каждого корпуса от воздействия зарядов сопряженных с ним корпусов при их срабатывании. Закрепление изолированного от корпуса контакта электрозапускающего устройства на наружной поверхности днища без непосредственного соединения с изолированной от корпуса фазой взрывной магистрали позволит исключить срабатывание электрозапускающего устройства при подаче электрического импульса по взрывной магистрали. Размещение данного контакта по оси корпуса позволит ориентировать его в строго определенном положении независимо от характера соединения корпусов в гирлянду (байонетное, резьбовое, фланцевое и т. п. ). Размещение во втором дне корпуса по его оси дополнительного подвижного контакта, сообщенного с изолированной от корпуса фазой взрывной магистрали, позволит при взаимодействии с неподвижным изолированным от корпуса контактом электрозапускающего устройства сопряженного корпуса сообщить последний с взрывной магистралью. Последнее возможно только при условии, что величина зазора между двумя контактами не будет превышать величины свободного хода подвижного контакта. Размещение подвижного контакта в сквозном отверстии дна корпуса позволит осуществить принудительное его поджатие к неподвижному изолированному от корпуса контакту электрозапускающего устройства сопряженного корпуса при воспламенении (подрыве) заряда собственного корпуса. Соединение электрозапускающего устройства самого крайнего корпуса с взрывной магистралью путем прямого соединения изолированных от корпуса фазы взрывной магистрали и контакта электрозапускающего устройства позволит провести воспламенение (подрыв) заряда данного корпуса при подаче первого электрического импульса по взрывной магистрали.

Такое техническое решение позволит осуществить как одновременное срабатывание зарядов источника, когда подвижные контакты всех корпусов в процессе сборки источника будут приведены в соприкосновение с изолированными от корпусов неподвижными контактами электрозапускающих устройств, так и последовательное, когда эти контакты разобщены.

Таким образом данное техническое решение расширит возможности прототипа, а последовательный подрыв зарядов позволит полностью исключить или снизить число повторных спуско-подъемных операций на одной скважине.

На чертеже представлен источник, продольное сечение.

Скважинный источник сейсмических сигналов содержит несколько последовательных корпусов 1, головку 2, подводящую взрывную магистраль 3 непосредственно в первому (верхнему) корпусу, поддон 4, подводящий взрывную магистраль к последнему (нижнему) корпусу источника. Причем одна из фаз взрывной магистрали 3 замкнута через головку 2 на корпус 1 источника, а другая изолирована от корпусов и выполнена составной, состоящей из отдельных проводников 5, размещенных в прочных защитных трубках и сообщающихся друг с другом при свинчивании корпусов 1 посредством кольцевых контактов 6 и пружинных контактов 7.

В каждом корпусе 1 размещен один или несколько зарядов взрывчатого вещества 8, и каждый корпус снабжен двумя прочными верхним 9 и нижним 10 днищами, выхлопными окнами 11 и перекрывающими их элементами 12. В качестве перекрывающих элементов применены срезные мембраны. В качестве взрывчатого вещества применен порох. В нижнем днище 10 по оси корпуса 1 ввинчено электрозапускающее устройство 13, в качестве которого применен широко распространенный в артиллерии электровоспламенитель ГУВ-7, представляющий собой собранные в одном корпусе воспламенительный состав с мостиком накаливания, пороховая петарда, причем один конец мостика соединен с корпусом электровоспламенителя, а второй изолирован от него и выведен на поверхность. Этот второй контакт 14 размещен по оси корпуса 1. В верхнем днище 9 корпуса 1 по его оси выполнено сквозное отверстие, и в нем установлен с возможностью продольного перемещения дополнительный электрический контакт, состоящий из пружинного контакта 15 и толкателя 16, причем контакт 15 изолирован от толкателя 16 и связан с изолированной от корпусов 1 фазой взрывной магистрали 3 посредством проводника 17. Величина зазора между контактами 14 и 15 двух сопряженных между собой корпусов 1 меньше или равна величине свободного хода толкателя 16. В поддоне 4 изолированная от корпусов 1 фаза верхней магистрали 3 через электрические пружинные контакты 18, 19 и проводник 20 напрямую сообщена с контактом 14 электрозапускающего устройства 13 крайнего нижнего корпуса 1 источника.

Количество свинченных корпусов может быть ограничено лишь возможностями спуско-подъемного оборудования и кривизной скважины.

Скважинный источник работает следующим образом.

При сборке источника устанавливают один из следующих двух режимов его работы: одновременное воспламенение зарядов взрывчатого вещества всех корпусов; последовательное воспламенение зарядов каждого корпуса с интервалом любой длительности между воспламеняемыми, устанавливаемой оператором-взрывником.

Для реализации первого режима работы в процессе сборки источника все пружинные контакты 15 при помощи толкателей 16 поджимают к контактам 14 электрозапускающих устройств 13, сообщая последние с изолированной от корпусов фазой взрывной магистрали 3.

Для реализации второго режима работы в процессе сборки источника контакты 14 и 15 разъединяют.

В обоих случаях пружинный контакт 19 поддона 4 поджат к контакту 14 электрозапускающего устройства 13 крайнего нижнего, сопряженного с поддоном корпуса 1.

При подаче электрического импульса любой длительности по взрывной магистрали 3 в первом режиме работы произойдет одновременное срабатывание всех электрозапускающих устройств источника и, как следствие, воспламенение всех зарядов взрывчатого вещества источника. При превышении давлением пороховых газов порога разрушения мембран 12 последние будут срезаны и пороховые газы через выхлопные окна 11 вытекут в скважину, заполненную жидкостью, создавая акустический сигнал.

Во втором режиме работы требуется подача по взрывной магистрали 3 короткого электрического импульса. Длительность подаваемого импульса выбирается из условия срабатывания только одного электрозапускающего устройства 13. Так, для ГУВ-7 это время составляет 1,3-2 мс. При подаче короткого электрического импульса по взрывной магистрали 3 источника произойдет срабатывание электрозапускающего устройства 13 только самого нижнего корпуса 1, что приведен к воспламенению заряда 8 только данного корпуса. Образующиеся при горении заряда газы, воздействуя на толкатель 16, подожмут контакт 15 к контакту 14 электрозапускающего устройства 13 следующего корпуса, сообщая последние со взрывной магистралью. Для воспламенения заряда следующего корпуса требуется вновь подать короткий электрический импульс по взрывной магистрали 3. Таким образом осуществляется последовательное снизу вверх воспламенение зарядов.

Подбором массы зарядов взрывчатого вещества и его характеристик, а также порога разрушения мембран по давлению можно добиться получения требуемых в данных конкретных условиях эксплуатации амплитудно-частотных характеристик.

Возможна и несколько иная компоновка источника, в которой вся гирлянда последовательно соединенных корпусов переворачивается, а головка и поддон меняются местами. При этом меняются посадочные места на головке и поддоне. Кроме того, головка должна быть снабжена дополнительным пружинным электрическим контактом, сообщающим изолированные от корпуса фазу взрывной магистрали и контакт запускающего устройства крайнего верхнего корпуса друг с другом, поддон в этом случае будет выполнять функцию защитного колпака источника. Последовательное воспламенение зарядов источника во втором режиме его работы будет осуществляться сверху вниз.

Технико-экономическими преимуществами заявляемого изобретения в сравнении с прототипом является более высокая производительность сейсморазведочных работ; более широкие функциональные возможности; возможность проведения работ в обсаженных скважинах.