[發明專利]用于水域地震勘探的壓縮空氣能震源裝置

有效

• 申請號: 201610633671.0
• 申請日: 2016-08-03
• 公開（公告）號: CN106199685B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 李學文;章哲輝;馬錦國;伍卓鶴;鄧杰方;程久桂
• 申請（專利權）人: 廣東省地質物探工程勘察院
• 主分類號: G01V1/133
• 分類號: G01V1/133;G01V1/38
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司44104
• 代理人: 高文龍

技術領域

本發明涉及地球物理勘探設備，具體是指用于水域地震勘探的壓縮空氣能震源裝置。

背景技術

隨著國民經濟的發展，國內外有大量橋梁、隧道、碼頭在水域興建。由于地質條件復雜，均需要開展地球物理勘探。

海域石油勘探、開采的鉆井平臺及其周圍也需要進行海洋工程地質勘探，也需要開展地球物理勘探。水域地球物理勘探通常以地震勘探為主。

目前，水域地震勘探使用的震源包括空氣槍震源、電火花震源、Boomer、震源船。空氣槍震源激發能量大、穿透能力強，但是設備笨重、造價昂貴、操作維護麻煩、對水域生態存在危害。電火花震源激發能量大小可調、穿透能力一般，但是設備昂貴、激發主頻較高并難以調節，一般不能在淡水中工作。震源船可在可在江、河、湖、海等水域激發，但設備笨重、操作維護麻煩、激發主頻難以調節、沉放深度基本固定。Boomer可在江、河、湖、海等水域激發，穿透能力一般，但是依賴進口、設備昂貴、激發主頻難以調節，沉放深度基本固定。

申請號為200810071271.0的中國專利公開了一種氣動機械聲波水域淺層地震勘探連續沖擊震源裝置，可用作水域淺層地震勘探震源，但是該裝置存在如下不足之處：

1、該沖擊震源裝置產生振動的主要部件是空氣錘，空氣錘出力較小、激發能量較小，不能對裝置的底板形成有效的高速撞擊，因而所獲得的子波特性差，對勘探結果有影響。

2、該裝置中驅動以及控制錘頭上下移動以撞擊底板所采用的結構為空壓機、磁力基板、磁鐵和復位彈簧，不僅結構復雜，而且通過磁鐵與磁力基板的磁性吸附以及彈簧的復位來控制錘頭的上下移動，很難做到精確控制，難以保證錘頭撞擊底板的可靠性。

3、該裝置為船形空心封閉式容器，裝置的比重小于水的比重，因而只能漂浮在水面，而無法進入水中一定深度后進行作業，沉放深度不可調節，不具有可變性，不能根據實際使用需要來調整沉放深度，不能獲得不同主頻的震動，因而不能匹配振動子波的主頻，使得該裝置的使用受到很大的限制，具有使用場所的局限性，不能完全滿足水域地震勘探的要求。

4、該裝置采用的振動板僅采用金屬材質，材質不能更換，因而不能產生不同主頻的振動子波，不能提供不同的穿透能力和分辨能力。

5、該裝置整體封裝成一條小船，俗稱震源船，承載體采用金屬材質，較為笨重且造價高。

沖擊氣缸是一種體積小、結構簡單、易于制造、耗氣量小但能產生相當大沖擊力的特殊氣缸。現有的沖擊氣缸的結構示意圖如圖1A至圖1E所示，具有氣缸活塞桿101、工作腔102、活塞103、密封墊104、環形腔105、噴嘴106、儲能腔107、A進氣口108、B進氣口109和C排氣孔110，沖擊氣缸工作配套的氣源為民用級低壓空壓機，壓力小于1.0MPa，即小于10個大氣壓。與普通氣缸相比，沖擊氣缸的結構特點是增加了一個具有一定容積的蓄能腔107和一個噴嘴106，噴嘴106直徑一般為活塞103直徑的1/3。

該沖擊氣缸的兩個進氣口，即A進氣口108和B進氣口109通過二位五通電磁閥與氣源連接，氣缸的整個工作過程可簡單地分為三個階段：

第一階段，如圖1B所示，壓縮空氣由A進氣口108輸入沖擊氣缸的工作腔102，儲能腔107經B進氣口109排氣，活塞103上升并用密封墊104封住噴嘴106，中蓋和活塞間的環形腔105經C排氣孔110與大氣相通。

第二階段，如圖1C所示，二位五通電磁閥換向，壓縮空氣改由B進氣口109進入儲能腔107中。同時，工作腔102經A進氣口108排氣。由于活塞103上端受力面積為噴嘴106面積，相對較小，活塞103下端受力面積較大，缸下腔的壓力雖因排氣而下降，但此時活塞下端向上的壓力仍然大于活塞上端向下的壓力。

第三階段，如圖1D所示，儲能腔107的氣壓繼續增大，工作腔102的氣壓繼續降低，當儲能腔107內壓力高于工作腔102壓力的9倍時，活塞103開始向下移動。活塞103一旦離開噴嘴106，儲能腔107內的高壓氣體迅速充入到活塞與中蓋間的環形腔105中，活塞上端受力面積瞬間增加到原來的9倍，產生很大的壓力，于是活塞將以極大的加速度向下運動。活塞到達底部時，活塞103與氣缸活塞桿101的速度約為同樣條件下普通氣缸速度的5至10倍，具有很大的動能，沖擊其它工件時產生很大的沖擊力。

經過上述三個階段后，二位五通電磁閥換向，沖擊氣缸又開始另一個循環。

目前，沖擊氣缸一般用在往復運動反應靈敏且受力不大的機構中，而在水域地震勘探領域中尚未出現。

發明內容