Научный руководитель НИЛ-6 "Виэмтех"

д.т.н., профессор Ивашин Виктор Васильевич

тел/факс: (8482)-546322, e-mail: NIL-6@tltsu.ru

Научно-экспериментальная лаборатория "Виброимпульсная элеклюмагнитная техника" ("ВИЭМТЕХ")

Индукционно-динамический источник возбуждения сейсмических сигналов
ИДД-20 «Волгарь»

-       В устройствах (в дальнейшем «сейсмоисточниках») с применением импульсных индукционно-динамических двигателей (ИДД), как правило, используется техническое решение, при котором рабочим органом является медный диск, через который механическая энергия ИДД передаётся в нагрузку. Особенность работы сейсмоисточника такова, что перемещение его плиты-антенны (рабочего органа, в дальнейшем «опорной плиты») существенно меньше перемещения его пригрузочной массы (пригруза). Поэтому в сейсмоисточнике мы применили обращенную конструкцию ИДД, в которой катушка возбуждения ИДД размещена на опорной плите, а медный диск закреплён на пригрузе. Такое решение позволяет, во-первых, обеспечить катушке возбуждения большую надёжность и, во-вторых, упростить конструкцию сейсмоисточника в целом (рис.1) -       Катушка возбуждения 2 помещена в пазу опорной плиты 1, выполненной из прочного материала, с возможно меньшим удельным весом и низким значением удельной электропроводности, например стеклотекстолита или иного изоляционного материала. Медное кольцо 3 закреплено на пригрузе 4, который имеет возможность перемещаться вверх. При разряде емкостного накопителя на обмотку возбуждения ИДД по ней протекает ток i1 и вокруг обмотки создается магнитный поток Ф, а в медном кольце индуктируется ток i2. В результате взаимодействия тока i1 и i2 на катушку возбуждения и кольцо действует электромагнитная сила P, расталкивающая их, а магнитный поток замыкается в основном через небольшой зазор между катушкой и кольцом. Под действием электромагнитной силы опорная плита 1, с помещенной в её пазу обмоткой, перемещается в направлении грунта 7 и деформирует его, что приводит к генерированию в грунте сейсмической волны. Под действием этой же силы медное кольцо 3 с пригрузом 4, движется по направляющим 5 и 6 вверх. Перемещение опорной плиты 1 вниз вызывает сжатие грунта приблизительно на 1-2 мм (в зависимости от его жесткости). Под действием электромагнитной силы максимальное сжатие грунта происходит за время ~2 мс, за которое происходит формирование и “отрыв” сейсмической волны от опорной плиты. К моменту “отрыва” волны пригруз ускоряется до некоторой скорости, а затем перемещается вверх по инерции, снижая свою скорость в результате действия силы гравитации. Затем под действием силы тяжести он падает в направлении грунта. Для исключения жёсткого удара пригруза об опорную плиту в конце его падения, между опорной плитой и пригрузом устанавливается демпфер, снижающий скорость пригруза в момент удара практически до нуля. -      Установленный на землю сейсмоисточник сжимает грунт силой собственного веса, которая в десятки раз меньше электромагнитной силы P, развиваемой сейсмоисточником при работе. В этом заключается существенное отличие импульсного сейсмоисточника от вибрационного, в котором предусмотрено предварительное сжатие грунта весом транспортного средства, передаваемого на грунт через опорную плиту. -      Металлическая пластина 8 на опорной поверхности плиты 1 предназначена для механической защиты стеклотекстолитовой плиты от повреждения. Масса опорной плиты должна быть существенно меньше массы пригруза, так как с уменьшением массы плиты повышается КПД передачи энергии в грунт. -      Для различных регионов при проведении геологоразведочных работ сейсмоисточник может перемещаться любыми транспортными базами. В качестве примера показаны те транспортные базы, которые мы использовали при проведении работ в центральном и северном регионах России.

Рис. 1 – Конструктивная схема сейсмоисточника с ИДД Внешний вид индукционно-динамического источника ИДД-20 «Волгарь» Основные технические характеристики Амплитуда силы воздействия на грунт, Кн ≥ 200 Длительность импульса силы, мс 3 Максимальное разрядное напряжение, В 950 Емкость накопителя энергии, мкФ 15600 Потребляемая мощность, кВт ≤ 1,5 Периодичность воздействия, с ≥ 5 Масса источника, кг 288 Масса пригруза, кг 210 Масса опорной плиты, кг 78 Габаритные размеры, мм: Длина 680 Ширина 610 Высота 280

Работа в Саратовской области:

Работа в Республике Коми, Печорский район:

      Сейсмоисточник может монтироваться на любые машины – колесные и гусеничные, типа ГАЗ-66, УАЗ, Газель, ГАЗ-71, МТЛБ, ТГМ, ГТТ, «Зубренок», «Лось», «Кайман», и подобные транспортные средства.

      В зимнем сезоне 2010-2011 гг. проводились работы по изучению верхнего частотного разреза (ВЧР) при проведении 3D сейсморазведки на Кожвинской площади (Печорский район Республики Коми) ОП «Спецгеофизика» ГФУП «ВНИИГеофизика».

Условия и особенности проведения работ

      Основной целью работ являлось выяснение возможности использования электродинамического источника ИДД-20 «Волгарь» при изучении строения ВЧР методом преломленных волн (МПВ).

      Плановая привяз¬ка точек зондирования МПВ осуществлялась по имеющимся пикетам сейсморазведочных работ МОГТ 3D. Для сравнения полученных результатов использовались материалы изучения ВЧР с помощью газодинамического источника ГСК-6М.

      Рельеф местности слегка холмистый, рассеченный оврагами до 15 м глубиной. Высотные отметки в пределах исследуемой площади изменяются в широком диапазоне (от 40.09 до 81.65 м), максимальный перепад высот составляет 33.61 м. Гидрографическая сеть развитая, представлена реками Печора и Песчанка, многочисленными ручьями, озерами, ста¬рицами и болотами. Значительная часть площади покрыта густым лесом.

      Погодные условия: пасмурно, без осадков, временами ветер силой до 4 м/с.

Обзорная схема района работ

Методика проведения работ и анализ полученных данных Методика проведения работ соответствовала полевым производственным наблюдениям (табл. 1).

Таблица 1 Методика проведения опытных работ

Параметр	Описание
Система регистрации	SUMMIT
Тип сейсмоприемников	GS-20DX (Fрез=10 Гц)
Количество сейсмоприемников в группе	3 шт.
Параметры группирования СП	в точке
Расстояние между центрами групп	2.5 м
Система наблюдений	встречно-фланговая
Количество ПВ на одно зондирование	2 (по краям расстановки)
Минимальное расстояние ПВ-ПП	0 м
Максимальное расстояние ПВ-ПП	100 м
Количество активных каналов	41 шт.
Длина полезной записи	0.5 с.
Шаг дискретизации	1 мс.
Формат записи	SEG-2
Предварительное усиление	0 дБ
Фильтрация при регистрации	выключена
Режекторный фильтр	выключен
Тип сейсмического источника	импульсный (ИДД-20, ГСК-6М)

     Анализ полученных данных производился по полевым сейсмограммам ОТВ при помощи программного комплекса ProMAX (Landmark Graphics Corporation, США).

     Программа опытных работ

     Программа работ включала в себя следующие пункты:

     1. Сравнение материалов, полученных с источниками ГСК-6М и ИДД-20 «Волгарь»;

     2. Выбор количества накоплений воздействий при работе с ИДД-20 «Волгарь».

     Сравнение материалов, полученных с ГСК-6М и ИДД-20 «Волгарь»

     На двух точках, характеризующихся различными поверхностными сейсмогеологическими условиями, были проведены наблюдения как с электродинамическим источником ИДД-20 «Волгарь», так и с газодинамическим – ГСК-6М.

     На рис. 2 показаны сейсмограммы, полученные с источником ГСК-6М, а на рис. 3 – соответствующие сейсмограммы с ИДД-20 «Волгарь». Условия возбуждения в обоих случаях одинаковы: уплотненный снег, залегающий на твердом грунте.

     Как в первом, так и во втором случае годограф преломленной волны уверенно прослеживается во всем диапазоне удалений. Вместе с тем, сейсмограммы ИДД-20 отличаются заметно более высокочастотной записью, чем сейсмограммы ГСК-6М.

     Амплитудно-частотные характеристики сейсмической записи для разных типов источников представлены на рис. 4. Спектральный анализ производился во временном ин¬тервале от 0 до 150 мс, как для ближних каналов, так и для дальних. Как видно, сейсмическая запись, полученная с источником ИДД-20, имеет более широкий спектр, чем запись, полу¬ченная с ГСК-6М. Максимум спектра в первом случае приходится на более высокое значение частоты, чем во втором.

Сейсмограммы, полученные с газодинамическим источником ГСК-6М	Сейсмограммы, полученные с электродинамическим источником ИДД-20 «Волгарь»

Амплитудно-частотные характеристики сейсмической записи.

Выбор количества накоплений воздействий при работе с электродинамическим источником ИДД-20 «Волгарь»

      С целью выбора оптимального количества накоплений воздействий (n) при работе с электродинамическим источником ИДД-20 «Волгарь» были получены сейсмограммы при n=1, 2 и 4. Исследования были проведены на ПК 51921146.

      Полученные сейсмограммы представлены на рисунке 5.

      Как видно из рисунка, увеличение количества накоплений не приводит к существен¬ному улучшению качества сейсмического материала. Вместе с тем, даже при одиночном воз¬действии годограф преломленной волны уверенно прослеживается во всем диапазоне удале¬ний.

      Таким образом, можно сделать вывод, что при проведении работ по изучению строе¬ния ВЧР на Кожвинской площади Печорского района Республики Коми с использованием электродинамического источника ИДД-20 «Волгарь» количество воздействий на одно наблюдение можно ограничить на уровне n=1.

Сейсмограммы, полученные при разном количестве накоплений воздействий ИДД-20 «Волгарь».

     

Заключение

      На основании анализа результатов работ, проведенных на Кожвинской площади Печорского района Республики Коми в зимнем сезоне 2010-2011 гг. были сделаны следующие выводы:

      1. Электродинамический источник ИДД-20 «Волгарь» может быть использован для проведения исследований строения ВЧР методом преломленных волн;

      2. При проведении работ МПВ с источником ИДД-20 «Волгарь» на Кожвинской площади количество накоплений воздействий можно ограничить на уровне n=1, этого достаточно для получения качественного, пригодного для интерпретации сейсмического материала.

      Области применения импульсного источника ИДД-20:

     1. Определения ЗМС.

     2. Проведение ВСП (вертикального сейсмического профилирования) для газовых и нефтяных скважин.

     3. Традиционная 2D и 3D сейсморазведка.

     4. Создание поперечных волн (он прекрасно работает под углом 45 градусов).

     5. Ликвидации прихвата бурильных труб в процессе бурения скважин.

     6. Воздействия на пласт через волновод с целью повышения нефте- и газоотдачи.

     7. Мониторинг ПХГ (подземных хранилищ газа).

     8. Мониторинг состояния зданий, сооружений, мостов, железнодорожных путей и т.д.

     9. Инженерная геологоразведка перед строительством зданий, сооружений, в том числе атомных и гидроэлектростанций, мостов, тоннелей, железных дорог и т.д.

      Авторы статьи:

     1. Алелюхин Н.П. ЗАО «Геосвип».

     2. Ивашин В.В. Тольятинский Государственный университет.

     3. Иванников Н.А. Тольяттинский Государственный университет.

     4. Макаров В. В. ООО «Нефтеспецстройтехнологии»

     

      Первый образец мощного ИДД такого типа был зазработан по заказу ООО "СОЛДИГЕН-Технологии".

Вверх

На главную

Используются технологии uCoz