Сейсмоприемник давления

пв фенам нзебретеннй н етнрьпнйата опубликования описания 15,03.8(72) Авторы изобретения И, Машински Блюм и Э,и, А. Е4 1.лисеев:-,17ычислительный центр Сибирского отделения АН СССР,. 71) Заявител МОПРИЕМНИК ДАВЛЕНИЯ(54 кам сейиспользова я, в котоления тр, а эле , являетс жидкостью,луч интерысокой ким частот-О огласования со средой, 11),Недостатком данного сейсмоприемника является ухудшение точности измерений из-за флуктуационных давлений в жидко и. сящих от многих причин, и сложность конструкции.Наиболее близким к изобретению являетсямоприемник давления, содержащий корпус с размещенными в нем лазерным ннтерферометром .и оптически прозрачным твердотельным чувствительным элементом, в котором проходит измерительный луч лазерного интерсти, зав сейс Изобретение относится к приемнисмических сигналов и может бытьно для сейсмической разведки;Известен сейсмоприемник давлениром в качестве преобразователя дависпользуется . лазерный интерферомментом, воспрннимавицим давлениеэластичная оболочка, заполненнаяв которой проходит измерительныферометра. Этот, прибор обладаетчувствительностью, достаточно ширным диапазоном и возможн ю 2ферометра, Этот элемент для согласования со средой имеет физико-механические свойства, .близкие к горным породам, а на торцах его напылены отражающие поверхности для све.- товых лучей, Референтное плечо ннтерферомет. ра для акустической развязки выполнено в виде герметичного вакуумного канала в твер.дом теле 2)Недостатками данного устройства являются то, что его чувствительность ограничена конеч.ными размерами чувствительного элемента (оптически прозрачное твердое тело), кото. рые не могут быть значительными. Дело в том, что чувствительность ннтерферометра пря.й мо зависит от длины пути измерительйого луча, т,е от длины чувствительного элемента, По. следняя выбирается из конструктивного реше ния с возможностью проведения измерений в скважине диаметром 100 - 150 мм. Кроме того, значительное увеличение длины чувствительного элемента приводит к снижению надежности прибора. При использовании в ка. честве. чувствительного элемента оптически прозрачного твердого тела непросто выполнить3 10049условие однородности иизотропности материала,из которого изготовлен чувствительный зле.мент. Кроме того, при увеличении размеровтвердого тела возникают трудности в настройке ннтерферометра и сложности напыления эзеркальных поверхностей.Сложно удовлетворить для твердотельногочувствительного элемента одновременно обаусловия: сделать его оптически прозрачным,и с физико-механическими свойствами близкими к горным породам, что требует специаль,ного оборудования и больших материальныхзатрат.Цель изобретения - повышение чувствитель.ности устройства, ИПоставленная цель достигаетсятем, что всейсмоприемнике давления содержащем кор.пус с размещенными в нем лазерным интерферометром и оптически прозрачным твердотельным чувствительным элементом, последний щвыполнен в виде объема, заполненного непре.рывным пучком световолокон, причем про.межутки между волокнами заполнены веществом, акустическая жесткость которого сонэмернма с акустической жесткостью материала 2световолокна,.В световолоконном пучке проходит измерительный луч интерферрометра, референт.ный луч помещен в вакуумную камеру. Поскольку в том же объеме и форме чувстви. чфтельного элемента может быть размещенаочень большая длина световолокна, чувстви.тельного к акустическим сигналам, то измерительный путь луча становится равным общей длине световолокна. Это резко (в сотни раз) повышает чувствительность, А так33как пучок световолокна залит затвердевающимвеществом с акустической жесткостью, сонэ.меримой с акустической жесткостью, свето.волокна, то осуществляется согласовзнная46передзча энергии сейсмических волн с малымипотерями, что также повышает чувствительность измерений.На чертеже изображен сейсмоприемник давле. 35 4 Сейсмоприемник давления имеет корпус 1 с разъемом, кабелем для подачи питания и схема информации и для проведения спуско. подъемных операций. Сейсмоприемник делится на две части: верхнюю, где расположены оптико-электронные устройства, и нижнюю, являющуюся воспринимающим элементом. Верхняя часть состоит из двух отсеков. В отсеке 3 расположены лазер, фотоприемник, оптические элементы интерферометра, электронные узлы. В отсеке 4 имеется вакууми. рованная камера 5 с референтным плечом интерферометра. Нижняя часть сейсмоприемника, чувствительный элемент, имеет следующую конструкцию, Измерительный луч интерферометра распространяется внепрерывном световолоконном пучке 6, имеющем входной конец 11 и выходной конец10. Световод уложен любым способом вобъеме чувствительного элементатаким образом, что занимает его полный объем и имеет форму чувствительного элемента, которая может быть разной конструкции (в данном случае сигарообразная форма) Промежутки между световолокнами б заполнены веществом 7,Таким образом получается твердотельный чувствительный элемент, Заполняющее веществоможет быть типа различных компаундов илисмол, или синтетического происхождения.Акустическая жесткость заполняющего веще;ства выбирается по возможности равнойакустической жесткости материаласветово.локка, которое реагирует на акустическиесигналы изменением своего показателя пре. ломления, что является необходимым усло. вием для работы интерферометра. Чувствительный элемент имеет внешнюю оболочку В (защитный слой), которая предназначена Фкак для предотвращения от механическихповреждений, так и для согласования физико.механических параметров материала заполняющей массы и соответствующих свойств горныхпород. В принципе, может быль подобран такой заполняющий материал, который будетудовлетворять требовзниям согласовзния аку.Сейсмоприемник содержит корпус 1, спус. ко.подъемныйтрос 2 с кабелем питания, передачи информации и разъемом, отсек 3, содержащий лазер, фотоприемник, оптические . элементы интерферометра и электронику, от эи сек 4 с референтным плечом интерферометра, вакуумированную камеру 5 с референтным плечом интерферометра, световолоконный пучок 6, заполняющее вещество 7, защитный слой 8, чувствительный элемент 9 сейсмопри. И емника, выходной 10 и входной 11 концы световолоконного пучка измерительного пле. ча интерферометра соответственно. стических сопротивлений системы световолок но - заполняющее вещество - горная лоро.да, Нижняя часть чувствительного элемента 9 может иметь различную форму (удлинен. ную, конусообразную, плоскую, шарообразную и т,д.), удобную для осуществленияконтзкта со средой,При измерениях сейсмоприемник давления опускается в скважину, в утулблении в поч. ве или втыкается в нее, что делается обычным способом, Волны дзвления, воздейсзвующие на чувствительный элемент, вызывают механические напряжения в материале, световолокна, в результате чего изменяется его1004935 5показатель преломлешя, что приводит к изменению оптического пути измерительного луча ижерферометра, Так как референтный луч интенферометра акустически изолирован от воздействий сигналов, то на выходе интер. ф ферометра имеются изменения.в интерференционной картине, который регистрируется фо. топриемником и нреобраэуется в электрический сигнал. Последний после предварительного усиления подается по кабелю питания10 спуско.подъемного троса 2 на регистратор.Положительный эффект изобретения заключается в повышении чувствительности измерений. Поскольку пучок световолокна вплотную друг к другу заполняет весь объем чувстви- з тельного элемента, получается большая длина измерительного луча интерферометра, Поэто.му чувствительность предлагаемого устройства может быть повышена всотни раэ по сравнению с однократным прохождением луча в 20 оптически. твердом теле устройства, взятого за лрототип, Кроме того, согласование акустиоческих жесткостей световояокна и заполняющего вещества способствует передаче сейсми. ,ческой энергии беэ потерь, что также увели чивает чувствительность измерений. Кроме того, упрощается конструкция прибора. Нет необходимости чувствительныиэлемент выпол.нять однородным, что затрудняет его изготов. ление. Нет необходимости в напылении зер- Зп кальных поверхностей к осуществлении плоскопараллельности граней болыпих размеров оптически прозрачного тела. Ввод и вывод света в световолокно можно осуществить более простыми способамиповышается надежность устройства, так как чувствительный элемент имеет более простую конструкцию, . чеЪ прототип.Применение сейсмоприемника позволит Проводить сейсмофиэические исследования по изучению формы первичного импульса и изЬменення ее с расстоянием и изменением сей. смогеологнческих условий, Сейсмоприемник можно использовать при определении затухания сейсмических волн, связаюых с поглощением энергии в реальных средах, определении границы между упругой и неупругой областями. Все это позволяет выявлять связи между формой волны и физико-литологическими свойствами геологических сред, что является прямыми предпосылками для решения пробле. мы прямых поисков месторождений нсрти и газа,Использование сейсмоприемника давления может быть полезным в сейсмологии, прогно-зировании землетрясений, в инженерно.строитель. ных изысканиях, рудной сейсморазведке, в регистрации ядерных взрывов и др. Формула изобретения Сейсмоцриемник давления, содержащий корпус с размещенными в нем,лазерным интер. ферометром н оптически прозрачным твердотельным чувствителыым элементом, о т л и. ч.а ю щ и й с я тем, что, с целью новы. щения чувтевительности, оптически прозрачный твердотельный чувствительный элемент выпол. нен в виде объема, заполненного непрерывным пучком световолокон, причем промежутки между волокнами заполнены веществом, акустическая жесткость которого соизмерима с акустической жесткостью материала световолокиа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 562137,кл. 6 01 Ч 1/16, 1977.2. Авторское свидетельство по заявкеН 2851996/18 25, кл. О 01 Ч 1/16, 19801004935 р Н, Воловик орректор Г. Ога Заказ 1877/5 4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ВНИИПИ Госу по делам из 113035, Москва, Составитель М, СпасскийТехред,С.Мигунова Тираж 708 ственного комитета етений и открытий