Динамика и синтез широкополосных сейсмических приборов

• Автор: Певзнер, Александр Абрамович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 285 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СЕЙСМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ

1.1 Особенности возбуждения высокочастотных сигналов.

1.1.1 Основные требования, предъявляемые к импульсному сейсмическому источнику для малоглубинной сейсморазведки.
1.1.2 Основные требования, предъявляемые к вибрационному сейсмическому источнику для малоглубинной сейсморазведки.

1.2 Обзор существующих типов невзрывных сейсмических источников

1.2.1 Невзрывные импульсные сейсмические источники.

1.2.2 Невзрывные вибрационные сейсмические источники.

1.2.3 Виброимнульсные сейсмические источники.

1.3 Проблема согласования сейсмического источника с фунтом.

1.4 Схема замещения фунта
1.5 Выводы.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ СЕЙСМИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ.
2.1 Динамика наземного сейсмического прибора.
2.1.1 Вывод уравнений динамики механической части сейсмического ирибора.
2.1.2 Передаточные функции механической части сейсмического источника.
2.2 Динамика скважинного прибора.
2.2.1 Задача в статике.
2.2.2 Задача в динамике
2.3 Динамика сейсмических приборов на базе электродинамического преобразователя возвратнопоступательного движения
2.3.1 Основные уравнения динамики электродинамического преобразователя возвратнопоступательного движения.
2.3.2 Передаточные функции сейсмического источника на базе ОДПВПД по току подвижной катушки.
2.3.3 Передаточные функции сейсмического источника на базе ОДМВПД по напряжению питания подвижной катушки.
2.3.4 Исследование вибрационных сейсмических источников на базе ЭДВПД
2.3.4.1 Анализ амплитудночастотных характеристик.
2.4 Динамика импульсного сейсмического источника на базе электромагнитного преобразователя возвратнопоступательного движения
2.4.1 Накопление и преобразование энергии холостого хода
2.4.2 Потери на трение о стенку направляющей
2.4.3 Вентиляционные потери.
2.5 Выводы
ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ ВОЗВРАТ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ
3.1 Основные принципы построения систем управления сейсмическими источниками па базе электрических двигателей возвратнопоступательного движения.
3.2 Анализ электромагнитных процессов в ЭПВПД управляемых статическими преобразователями.
3.2.1 Анализ электромагнитных процессов в системе СП электродинамический преобразователь возвратнопоступагельного движения.
3.2.1.1 Обзор существующих методов исследования электромагнитных процессов в системе с импульсными преобразователями.
3.2.1.2 Метод расчета электромагнитных процессов в системе АНН ЭДПВПД
3.2.1.3 Анализ электромагнитных процессов в системе СП ЭДПВПД при широтноимпульсной модуляции напряжения.
3.2.1.3.1 Вычисление моментов коммутации.
3.2.1.3.2 Определение коммутационных функций.
3.2.1.4 Расчет электромагнитных процессов в системе АНН ЭДПВПД при формировании тока по синусоидальному закону.ЮЗ
3.2.1.5 Исследование гармонического состава тока подвижной катушки
ЭДПВПД.Ю
3.2.1.5.1 ПримерЮ
3.3 Способ управления ЭДПВПД и устройство для его осуществления
3.4 Выводы.ИЗ
ГЛАВА 4. СИНТЕЗ ВИБРАЦИОННЫХ ПРИБОРОВ С ЗАДАННЫМИ ЧАСТОТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
4.1 Анализ существующих методов синтеза вибрационных систем
4.2 Метод корневого годографа
4.3 Метод функций сопрягающих частот.
4.3.1 Построение функций сопрягающих частот
4.3.2 Применение метода функций сопрягающих частот для синтеза вибрационных систем с заданными частотными характеристиками
4.4 Выводы.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1 Исследование влияния параметров сейсмических источников на согласование с геологической средой.
5.1.1 Исследование вибрационных сейсмических источников на базе ЭДПВПД
5.1 Л.2 Проведение исследований на экспериментальной установке.
5.1.2.1 Снятие амплитудночастотных характеристик системы
5.1.2.2 Снятие переходных характеристик разомкнутой системы
5.1.3 Определение параметров грунта
5.1.3.1 Аналитическое определение параметров грунта
5.1.3.2 Экспериментальное определение параметров грунта
5.1.3.2.1 Измерение удельной жесткости грунта
5.1.3.2.2 Определение коэффициента демпфирования.
5.1.4 Экспериментальные исследования вибрационного источника ЭДВИС1
5.1.4.1 Измерение вибросмещения излучающей плиты.
5.1.4.2 Измерение виброскорости
5.1.4.3 Измерение виброускорейия излучающей плиты
5.1.4.4 Определение усилия, приложенного к излучающей плите
5.1.4.5 Результаты испытаний.
5.1.5 Экспериментальные исследования вибрационных сейсмических источников ЭДВИС1 и ЭДВИС2 в полевых условиях.
5.2 Экспериментальное исследование импульсных сейсмических источников на базе ЭМДВПД.
5.2.1 Испытания ЭМДВПД в лабораторных условиях
5.3 Выводы
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ
6.1 Высокочастотный вибрационный сейсмический источник ЭДВИС
6.2 Электромагнитный сейсмический источник ИСЗИВА4
6.2.1 ЭМПВПД сейсмического источника ИСЗИВАЧ
6.2.2 Система управления электромагнитным импульсным источником
ИСЗИ ВАЧ
6.3 Скважинные сейсмический источники.
6.3.2Скважинный источник сейсмоакустнческих сигналов
6.4 Устройства для прижима приборов в скважинах.
6.4.1 Устройство для прижима приборов в глубоких скважинах Г1С .
6.4.2 Устройство для прижима геофизических приборов в скважинах малого
диаметра ПС
6.4.3 Разъемное устройство для крепления приборов в шпурах ПШ.
6.5 Устройство для восстановления дебита скважин
6.6 Устройства для крепления насосов в скважинах
6.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


При оценке ожидаемых оптимальных энергетических параметров источников некоторые исследователи , считают необходимым компенсировать потери высокочастотных компонент резким увеличением мощности источника. Минимальная величина возбуждаемой энергии ограничивается относительным уровнем случайных не связанных с взрывом помех и может быть дополнительно снижена за счет накопления сигнала. Грубые оценки ожидаемой величины усилия на грунт для высокочастотного малоглубинного вибрационного источника с максимумом спектра на уровне 0 Гц позволяют считать величину усилия, равную 0,5 1,0 кН, достаточной для разработки макета. Окончательная оценка должна выполняться в процессе экспериментов в реальных геологических условиях. Таким образом, сейсмический источник для . Активное развитие высокочастотных модификаций сейсморазведки сдерживается в первую очередь проблемой частотнозависимого затухания волнового поля. Отсутствие теоретической базы и необходимого объема экспериментальных данных привело к существованию достаточно разноречивой оценки характера поглощения высокочастотных компонент. В настоящее время большинством исследователей принято считать его пропорциональным первой степени частоты. Доля влияния каждого из двух факторов в общих потерях энергии волнового поля также оценивается противоречиво так, в работе 9 отмечено, что вклад потерь рассеивания составляет от 0,3 до 0,5 всего частотнозависимого затухания, а в работе отмечается несущественность потерь, связанных именно с этим фактором. Можно ожидать, что в связи с пропорциональностью потерь рассеяния количеству границ и их контрастности в различных средах влияние рассматриваемого фактора будет существенно различным. Интегральная характеристика всех факторов частотнозависимого затухания выражается коэффициентом затухания а 9
где Г и V соответственно частота и скорость упругих колебаний 1С удельная диссипативная постоянная величина, обратная добротности среды 0. Из 1. Численная оценка потерь высокочастотных составляющих в условиях реальных сред рудных районов позволяет прийти к несколько иным выводам, по сравнению с результатами, полученными Вайдессом и Рийе 9, 0 при оценке потерь в осадочных разрезах. Дело в том, что для сейсмогеологических условий рудных районов значение скорости почти в два раза превышает скорость в осадочных разрезах, а добротность в пятьдесять раз. Последнее обстоятельство позволяет компенсировать снижение разрешающей способности метода в рудных районах, связанное с высокими знамениями скорости. Меньшие глубины целевых объектов рудных районов позволяют рассчитывать на еще большее повышение частотного диапазона, если будут реализованы соответствующие необходимые меры, обеспечивающие исключение или компенсацию фильтрующих свойств остальных звеньев сейсмического канала контакт источниксреда и средаприемник, методические приемы и процедуры обработки и т. В первую очередь возникает проблема создания высокочастотного источника. Среди различных типов источников сейсмических колебаний взрывные источники отличаются наиболее широким спектром частот и большими организационными трудностями в практической реализации. Импульсные невзрывные источники характеризуются среднечастотным и низкочастотным спектром и очень чувствительны к условиям установки и строению верхней части разреза. Вибрационные источники в принципе могут обладать достаточно широким спектром частот и в значительно меньшей степени зависят от условий их установки. Из наиболее важных характеристик высокочастотных вибросейсмических источников следует в первую очередь оценить необходимый частотный диапазон и энергетические параметры. Необходимость использования гибкой частотной селекции возбуждаемого поля заставляет выбрать в качестве оптимального источника именно вибрационные источники, поскольку волновые поля, возбуждаемые практически любыми, импульсными или кодоимпульсными источниками колебаний, содержат весьма существенную долю низкочастотных компонент, обуславливающих соответствующие низкочастотные волныпомехи.