RU2023275C1

RU2023275C1 - Hydraulic source of seismic waves

Info

Publication number: RU2023275C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Андреев; В.Д. Карпов; Н.В. Кошелев; Н.Р. Сивков; Н.М. Яковлев
Original assignee: Волжское отделение института геологии и разработки горючих ископаемых
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: prospecting for oil, gas and ores. SUBSTANCE: exhaust chamber 25 of hydraulic source of vibrations is located in body of collector 13. The latter is positioned on end of hollow rod 12. One of shutting valves provides for positioning of spring-loaded control valve 19 and is placed in annular groove 17 of body of collector. This valve can be manufactures in the form of spring-loaded plunger 18. Plunger is coupled to body of hydraulic cylinder 10 with the aid of tie-rod 28 and mobile rest 29. EFFECT: improved efficiency of operation of hydraulic source. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике вибрационного и импульсного действия и может быть использован для поиска нефтяных, газовых и рудных месторождений. The invention relates to techniques for vibratory and pulsed action and can be used to search for oil, gas and ore deposits.

Известен широкополосный гидравлический вибратор, содержащий инерционную массу, двухштоковый гидроцилиндр, поршень которого состоит из двух половин, способных навинчиваться одна на другую, электропривод, обеспечивающий вращение одной половины поршня относительно другой, опорную (излучающую) плиту, устанавливаемую на грунт и соединенную с одним из штоков гидроцилиндра, сервоклапан для циклической подачи рабочей жидкости в гидроцилиндр и систему для контроля положения инерционной массы относительно поршня [1]. A wide-band hydraulic vibrator is known, which contains an inertial mass, a two-rod hydraulic cylinder, the piston of which consists of two halves capable of screwing on one another, an electric drive that rotates one half of the piston relative to the other, a support (radiating) plate mounted on the ground and connected to one of the rods a hydraulic cylinder, a servo valve for cyclic supply of the working fluid to the hydraulic cylinder and a system for controlling the position of the inertial mass relative to the piston [1].

Недостатком этого источника является то, что при необходимости он не может работать в импульсном режиме воздействия на грунт. The disadvantage of this source is that, if necessary, it cannot work in a pulsed mode of action on the ground.

Известен источник сейсмических волн, содержащий исполнительное устройство, состоящее из опорной плиты, корпуса, связанного с опорной плитой, поршня, подвижно сопряженного с корпусом и образующего с ним гидравлическую камеру, соединенную с нагнетающим трубопроводом, и через управляющий клапан - с полостью сброса. При этом управляющий клапан выполнен в виде подпружиненного золотника, размещенного в стакане упругой в радиальном направлении втулки и управляемой давлением жидкости, подаваемой в полость, размещенную вокруг упругой втулки. A known source of seismic waves containing an actuator consisting of a support plate, a housing associated with a support plate, a piston movably coupled to the housing and forming a hydraulic chamber connected to the discharge pipe, and through a control valve with a discharge cavity. In this case, the control valve is made in the form of a spring-loaded spool, placed in the sleeve of the sleeve radially elastic in the radial direction and controlled by the pressure of the fluid supplied to the cavity placed around the elastic sleeve.

Недостатком этого источника является то, что он может работать только в импульсном режиме. The disadvantage of this source is that it can only work in pulsed mode.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является гидравлический источник сейсмических волн, который содержит транспортное средство, на котором размещены возбудитель колебаний с инерционной массой, излучающая плита, спуско-подъемный механизм с двумя гидроцилиндрами для подъема и опускания излучающей плиты и возбудителя колебаний и гидроэнергетическая установка, обеспечивающая подачу дозированного объема жидкости в возбудитель колебаний. При этом возбудитель колебаний состоит из гидроцилиндра с дифференциальным поршнем и сливной полостью, подпружиненного золотника, размещенного в теле дифференциального поршня, и двух перекрывающих клапанов в цепи гидроуправления позиционированием золотника. Причем, один из клапанов выполнен в виде управляемой заслонки. Closest to the proposed invention is a hydraulic source of seismic waves, which contains a vehicle on which an exciter of inertia with an inertial mass is placed, an emitting plate, a hoisting mechanism with two hydraulic cylinders for raising and lowering the emitting plate and an exciter of oscillations, and a hydropower installation that supplies dosed volume of liquid into the pathogen. In this case, the vibration pathogen consists of a hydraulic cylinder with a differential piston and a drain cavity, a spring-loaded spool located in the body of the differential piston, and two shut-off valves in the hydraulic control circuit for positioning the spool. Moreover, one of the valves is made in the form of a controlled damper.

Основным недостатком этого источника является то, что он может работать только в вибрационном режиме. The main disadvantage of this source is that it can only work in vibration mode.

Целью изобретения является обеспечение возможности изменения вибрационного режима работы источника на импульсный с заданной периодичностью, оперативного выбора оптимального перемещения инерционной массы при импульсном режиме работы и перехода на вибрационный. The aim of the invention is the ability to change the vibrational mode of operation of the source to pulsed with a given frequency, the operational selection of the optimal movement of the inertial mass during pulsed operation and the transition to vibration.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном гидравлическом источнике, содержащем транспортное средство, на котором размещены возбудитель колебаний, состоящий из гидроцилиндра с дифференциальным поршнем и сливной полостью, золотника, размещенного в теле дифференциального поршня, и двух перекрывающих клапанов для гидроуправления золотником; инерционная масса, излучающая плита, спуско-подъемный механизм и гидроэнергетическая установка, сливная полость возбудителя колебаний расположена в корпусе коллектора, который размещен на штоке дифференциального поршня, а второй из двух перекрывающих клапанов в цепи гидроуправления золотником находится в проточке коллектора и выполнен в виде подпружиненного плунжера. При этом подпружиненный плунжер связан посредством тяги и ограничительного наконечника с подвижным упором, размещенным в резьбовой расточке корпуса гидроцилиндра возбудителя. This goal is achieved due to the fact that in a known hydraulic source containing a vehicle on which a vibration exciter is located, consisting of a hydraulic cylinder with a differential piston and a drain cavity, a spool located in the body of the differential piston, and two shut-off valves for hydraulic control of the spool; the inertial mass, the radiating plate, the hoisting mechanism and the hydropower installation, the drain cavity of the oscillator is located in the manifold body, which is located on the differential piston rod, and the second of the two shutoff valves in the hydraulic control circuit is located in the manifold groove and is made in the form of a spring-loaded plunger . In this case, the spring-loaded plunger is connected by means of a thrust and a restrictive tip with a movable stop located in the threaded bore of the exciter hydraulic cylinder casing.

Для осуществления начала движения (пуска) инерционной массы с верхней ее позиции при импульсном воздействии на грунт в трубопроводной магистрали слива отработанной жидкости установлен перепускной клапан, например, с электромагнитным управлением. To start the movement (start) of the inertial mass from its upper position during pulsed action on the soil, a bypass valve, for example, with electromagnetic control, is installed in the pipeline line for draining the spent liquid.

Для оперативного перехода на одиночные импульсы воздействия на грунт и выбора оптимального хода инерционной массы относительно поршня (силу возбуждения) тяга с ограничительным наконечником снабжена приводным механизмом, например, маховичком, а для оперативного перехода на вибрационный режим воздействия, в корпусе гидроцилиндра размещено зажимное устройство, фиксирующее тягу относительно корпуса и выполненное, например, в виде стопорного винта с фрикционной подложкой. For the quick transition to single impulses of impact on the ground and the selection of the optimal stroke of the inertial mass relative to the piston (excitation force), the thrust with a restrictive tip is equipped with a drive mechanism, for example, a handwheel, and for the quick transition to the vibration mode of action, a clamping device is placed in the hydraulic cylinder housing traction relative to the housing and made, for example, in the form of a locking screw with a friction substrate.

На чертеже показан гидравлический источник (общий вид) в рабочем положении; на фиг.2 - разрез А-А возбудителя колебаний источника на фиг.1. The drawing shows a hydraulic source (General view) in the working position; figure 2 is a section aa pathogen oscillation source in figure 1.

Гидравлический источник сейсмических волн содержит транспортное средство, на раме 1 которого размещены возбудитель колебаний 2 с инерционной массой 3, излучающая плита 4, два гидроцилиндра 5, предназначенных для спуска и подъема возбудителя колебаний 2 и излучающей плиты 4, и гидроэнергетическая установка (не показана), которая связана с возбудителем колебаний 2 трубопроводными магистралями, напорной 6 и сливной 7. В напорной магистрали 6 установлено устройство, регулирующее объем подаваемой жидкости, напpимеp дроссель со стабилизатором давления 8. В сливной магистрали 7 установлен перепускной клапан 9. Возбудитель колебаний 2 содержит гидроцилиндр 10, дифференциальный поршень 11, шток 12 которого закреплен в центре излучающей плиты 4, и коллектор 13 для сбора и отвода отработанной жидкости, установленный на штоке 12 с возможностью вращения. Кроме того, на крышке 14 гидроцилиндра 10 размещена заслонка 15 одного из перекрывающих клапанов, управляемая, например, маховичком 16. Другой клапан размещен в проточке 17 корпуса коллектора 13 и выполнен в виде подпружиненного плунжера 18, обеспечивающего при нормально открытом положении прохождение потока жидкости. Поршень внутри себя содержит подпружиненный золотник 19 и торцевые полости 20 и 21 для гидроуправления позиционированием золотника 19. Полость 20 соединена каналом 22 с бесштоковой полостью 23 гидроцилиндра, а полость 21 соединена через канал 24, проточку 17 и щель "К" с сливной полостью 25 коллектора 13. В теле штока 12 размещена полость 26, которая через радиальные отверстия 27 соединена с полостью 25 коллектора 13. Подпружиненный плунжер 18 соединен с тягой 28, которая проходит через продольный паз в теле подвижного упора 29, расположенного в резьбовой расточке 30 корпуса гидроцилиндра 10. На конце тяги 28 закреплен наконечник 31, ограничивающий реализацию заданного хода Н (колебания) инерционной массы 3. Перемещение упора 29 обеспечивается вращением тяги 28 приводным устройством, например, маховичком 32. В теле фланца 33 размещено зажимное устройство, состоящее, например, из винта 34 и фрикционной подложки 35. Это устройство предназначено для прижима тяги 28 к корпусу гидроцилиндра 10 в случае перехода от одиночных воздействий на грунт к вибрационному (на ранее заданные параметры колебания инерционной массы 3). The hydraulic source of seismic waves contains a vehicle, on the frame 1 of which is located an exciter of oscillation 2 with an inertial mass 3, a radiating plate 4, two hydraulic cylinders 5, designed to lower and raise the exciter of oscillations 2 and the radiating plate 4, and a hydroelectric installation (not shown), which is connected with the oscillation pathway 2 pipelines, pressure 6 and drain 7. In pressure line 6 there is a device that regulates the volume of fluid supplied, for example a throttle with a pressure stabilizer 8. In the drain line 7, a bypass valve 9 is installed. The exciter of oscillations 2 contains a hydraulic cylinder 10, a differential piston 11, the rod 12 of which is fixed in the center of the radiating plate 4, and a collector 13 for collecting and discharging the spent liquid, mounted on the rod 12 for rotation . In addition, on the cover 14 of the hydraulic cylinder 10 there is a shutter 15 of one of the shut-off valves, controlled, for example, by a flywheel 16. Another valve is located in the groove 17 of the manifold body 13 and is made in the form of a spring-loaded plunger 18, which ensures a flow of fluid in a normally open position. The piston inside contains a spring-loaded spool 19 and end cavities 20 and 21 for hydraulically controlling the positioning of the spool 19. The cavity 20 is connected by a channel 22 to the rodless cavity 23 of the hydraulic cylinder, and the cavity 21 is connected through a channel 24, a groove 17 and a slot "K" with a drain cavity 25 of the collector 13. In the body of the rod 12 there is a cavity 26, which is connected through the radial holes 27 to the cavity 25 of the manifold 13. The spring-loaded plunger 18 is connected to the rod 28, which passes through the longitudinal groove in the body of the movable stop 29 located in the threaded raster to the cylinder housing 30 of the cylinder 10. A tip 31 is fixed at the end of the rod 28, restricting the implementation of a given stroke H (oscillation) of the inertial mass 3. The stop 29 is moved by rotating the rod 28 with a drive device, for example, a handwheel 32. A clamping device is placed in the body of the flange 33 , for example, from a screw 34 and a friction substrate 35. This device is designed to clamp the rod 28 to the body of the hydraulic cylinder 10 in the case of a transition from single effects on the ground to vibration (to the previously specified parameters of the inertial vibration assy 3).

Источник работает следующим образом. The source works as follows.

В геофизической точке гидроцилиндрами 5 спуско-подъемного механизма опускают на грунт излучающую плиту 4 вместе с возбудителем колебания 2 и прижимают ее частью веса транспортного средства через раму 1. При этом тяга 28 должна быть зафиксирована к корпусу гидроцилиндра 10 винтом 34. После чего в возбудитель колебаний подают рабочую жидкость под давлением, расход которой задают, например, дроссельным устройством 8. Затем, вращая маховичок 16, устанавливают величину амплитуды колебаний инерционной массы 3. В этом случае амплитуда колебания будет равна установленной величине щели К. At the geophysical point, the hydraulic cylinders 5 of the lowering and lowering mechanism lower the radiating plate 4 to the ground together with the vibration exciter 2 and press it with a part of the vehicle weight through the frame 1. At the same time, the rod 28 must be fixed to the hydraulic cylinder body 10 with a screw 34. Then, into the vibration exciter supply the working fluid under pressure, the flow rate of which is set, for example, by the throttle device 8. Then, by rotating the handwheel 16, the amplitude of the inertial mass oscillations 3 is set. In this case, the oscillation amplitude will be equal to the installed value of the gap K.

При переходе на одиночные импульсы воздействия на грунт освобождают тягу 28 от фиксации путем отворачивания винта 34. Затем, вращением маховичка 32 устанавливают оптимальную для грунта величину перемещения (разгона) инерционной массы 3. При этом действии вращение маховичка 32 через тягу 28 и продольный паз передается упору 29, который перемещается по резьбовой расточке 30 до установки требуемой величины Н. Далее рабочая жидкость подается в гидроцилиндр 10. В этом случае инерционная масса 3 переместится вверх на величину Н + К, т.е. движение вверх будет происходить до тех пор, пока торец упора 29 не достигнет ограничительного наконечника 31 и не переместит его на величину К, установленную ранее. В результате перекрытия щели К, давление жидкости в полости 21 станет равным давлению в полости 20, и под действием ранее сжатой пружины золотник 19 вернется в исходное положение. При этом бесштоковая полость 23 соединится со сливной полостью 26 и инерционная масса 3 устремится вниз со скоростью пропорционально расходу подаваемой жидкости. Движение вниз будет происходить до приближения заслонки 15 к торцу канала 22 настолько, чтобы давление в полости 20 поднялось на величину, достаточную для перемещения золотника 19 на другую позицию. Как только осуществится перемещение золотника 19, произойдет реверс инерционной массы 3, а реактивная сила вызовет перемещение излучающей плиты 4 в грунт и вызовет его колебание. When switching to single pulses of impact on the ground, the rod 28 is released from fixing by loosening the screw 34. Then, by turning the handwheel 32, the amount of displacement (acceleration) of the inertial mass 3 is optimal for the soil. In this action, the rotation of the handwheel 32 through the rod 28 and the longitudinal groove is transmitted to the stop 29, which moves along the threaded bore 30 until the desired value of H is set. Next, the working fluid is supplied to the hydraulic cylinder 10. In this case, the inertial mass 3 will move upward by the value of H + K, i.e. the upward movement will occur until the end face of the stop 29 reaches the restrictive tip 31 and moves it by the value of K, previously set. As a result of the overlap of the gap K, the fluid pressure in the cavity 21 will become equal to the pressure in the cavity 20, and under the action of the previously compressed spring, the spool 19 will return to its original position. In this case, the rodless cavity 23 is connected to the drain cavity 26 and the inertial mass 3 rushes down at a speed proportional to the flow rate of the supplied fluid. The downward movement will occur until the shutter 15 approaches the end of the channel 22 so that the pressure in the cavity 20 rises by an amount sufficient to move the spool 19 to another position. As soon as the spool 19 is moved, the inertial mass 3 will reverse, and the reactive force will cause the radiating plate 4 to move into the soil and cause it to oscillate.

В случае необходимости приостановить работу или продлить время между импульсами, включают перепускной клапан 9. Тогда давление рабочей жидкости в обеих полостях гидроцилиндра 10 выравнится минуя золотник 19. В результате разницы площадей дифференциального поршня 11, корпус гидроцилиндра 10 вместе с инерционной массой 3 переместится в верхнее положение. В этом положении инерционная масса 3 будет удерживаться давлением жидкости до выключения перепускного клапана 9. If it is necessary to suspend operation or extend the time between pulses, the bypass valve 9 is turned on. Then the pressure of the working fluid in both cavities of the hydraulic cylinder 10 will equalize bypassing the spool 19. As a result of the difference in the area of the differential piston 11, the hydraulic cylinder housing 10 together with the inertial mass 3 will move to the upper position . In this position, the inertial mass 3 will be held by fluid pressure until the bypass valve 9 is turned off.

При переходе от импульсного режима работы источника на вибрационный режим на ранее заданные параметры вибрации инерционной массы 3, достаточно остановить работу возбудителя путем прекращения подачи рабочей жидкости, завернув винт 34, т.е. зафиксировать тягу 28 к корпусу гидроцилиндра 10, и установить оптимальную частоту вибрации дроссельным устройством 8. When switching from the pulse mode of operation of the source to the vibration mode to the previously set vibration parameters of the inertial mass 3, it is enough to stop the pathogen by stopping the flow of the working fluid by turning the screw 34, i.e. fix the rod 28 to the body of the hydraulic cylinder 10, and set the optimal vibration frequency with the throttle device 8.

Предлагаемый источник является универсальным и может быть использован для осуществления различных сейсмических методов разведки на различных грунтах с высокой сейсмической эффективностью. The proposed source is universal and can be used to implement various seismic exploration methods on various soils with high seismic efficiency.

Claims

1. A HYDRAULIC SOURCE OF SEISMIC WAVES containing a vehicle, a hydraulic power supply system with a pipeline main, a vibration exciter including a hydraulic cylinder, a piston and a rod connected to the center of the base plate, the inertial mass and hydraulic cylinders of the base plate hoisting mechanism with the vibration exciter , characterized in that, in order to ensure the possibility of changing the vibrational mode of operation of the source to pulse with a given frequency by expanding the range of regulation To determine the magnitude of the displacement of the inertial mass and the amplitude of the acceleration of the base plate to the value of the effective impact on the ground, the vibration exciter is additionally equipped with a collector located at the end of the hollow rod, as well as a drain cavity connected to the drain piping and placed in the manifold body, while the hydraulic cylinder, the piston and stem are differential, a spring-loaded distribution valve is located inside the piston, the hydraulic cylinder contains a cover, and the hydraulic control circuit poses tioning distributor spool comprises two blocking valves, one of which is located on the cylinder cover and the other - in the manifold body and is connected to the housing by means of a differential cylinder with excess thrust lug and the movable pawl.

2. The source according to claim 1, characterized in that, in order to quickly select the optimal movement of the inertial mass during pulsed operation, the movable stop is made with a longitudinal groove and placed in the threaded bore of the differential hydraulic cylinder housing, and the rod with a restrictive tip is equipped with a drive mechanism and passed through a longitudinal groove.

3. The source according to claim 1, characterized in that, in order to quickly switch from a pulsed mode to a vibrational mode and vice versa, a clamping device for fixing the rod is placed in the differential hydraulic cylinder body.

4. The source according to claim 1, characterized in that, in order to stop the source at any stage of quantitative impact on the soil with subsequent start-up, an overflow valve is installed between the drain and pressure pipeline.

5. The source according to claim 1, characterized in that the shut-off valve located in the manifold body is made in the form of a spring-loaded plunger with a groove.

6. The source according to claim 3, characterized in that the clamping device for fixing the rod is made in the form of a screw with a friction lining.