专利名称：一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震源设备的制作方法
技术领域：
本专利涉及石油和地质勘探技术领域，具体是一种用于测量零井源距和小井源距 垂直地震剖面的震源设备。
背景技术：
垂直地震剖面又称VSP，该技术是一种井中地震技术，由于地质勘探和石油勘探 对地震勘探提出了一系列高分辨率、高精度的要求，致使VSP技术从原来的只要求地层速 度的单一用法发展到不仅利用记录上的初至波，还利用其续至波，用来研究实际地层介质 中地震波的形成与传播机制，并进一步帮助划分地层、追踪油层等。观测点距也由原来的 20 30M精准到2. 5M或5M。而且VSP技术在发展过程中逐渐形成了专门的仪器设备，成 套的野外工作方法和处理解释的理论基础。与地面地震比，VSP技术具有很多优点。这些 优点大都来自于其检波器置于井中的观测方式，这种方式使得VSP检波器在地层界面附近 可以按收到与地层介面有关的地震信息，并且避开了表层低降速带的强烈吸收作用，避开 了来自于地表附近的强烈干扰，可以接收到高分辨率的上下行波。VSP测量方法对震源的要求同地面地震一样，VSP采集过程中需要震源具有较好的一致性和尽可能宽的频带 范围，一致性的子波有助于采集到资料的对比，而频带越宽，资料的分辨率也会越高。现有国内外震源的种类及优缺点地震勘探从出现到现在经过了几十年的发展，如何提高资料的质量一直是其研究 重点，其中震源是提高野外采集数据的关键因素之一，而各种针对VSP资料采集的震源更 是如雨后春笋般涌现1.炸药震源——是用得最早、最普遍的震源，它具有单次激发能量较强、频率成分 丰富、分辨率较高的优点，但这种震源可重复性较差，影响记录对比，有危险性，且对环境造 成污染，因此，采用此种震源逐渐减少。2.可控震源——可控震源相关子波已知，重复性较好，能满足VSP高分辨率采集 条件要求，但由于是在地表激发，地表的干扰和厚覆盖地区对高频吸收较严重，是目前VSP 资料采集比较具有吸引力的一种震源。3.气枪震源——具有可控震源的优点，但装备复杂，且只能在水中激发，有“气泡 效应”干扰，一般适用于海上VSP采集。4.电火花震源——操作简单，效率高，重复性好，频带较宽，但总能量较弱，有时经 过重复叠加才能达到要求，电火花震源的激发条件要求较高，有时影响取得资料。5.横波VSP震源——是横波地震勘探的关键因素，现有横波震源基本是从纵波震 源的基础上改进而来，目前应用较少。
实用新型内容为了解决上述现有技术存在的设备庞大、技术复杂、能耗高、效率低、维修难度大、成本高及不能避过地表低速层的问题，本实用新型提供了 一种用于测量零井源距和小井源 距垂直地震剖面的震源设备。本实用新型的技术方案是一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震 源设备，主要由电机和锤砧座组成。所述电机是圆筒型三相直线电动机，包括外壳、轴承、初 级绕组和次级锤杆；锤砧座与次级锤杆同轴，通过带动密封的砧子滑动轴承与电机连在一 起。所述电机的轴承是无油滑动轴承，可在竖直立放或小角度斜放时完成激震。该圆筒型直线电动机的电源及控制信号，通过电机端部的马龙头的电缆由地面供本设备属于机械脉冲点震源，关键环节是采用了由地面控制的井下圆筒型直线电 动机作为震源动力，震源激震点位于低速地层之下，避免了低速层对地震波的衰减。目前国 内外尚无此种形式的震源设备。与现有技术相比，它集众家之长于一身，具有如下优点1、激震频带宽，频率高；2、激震波重复性、一致性良好，有利于地质资料的处理，加工和分析解释；3、激震点避过了地面低速带层；4、能量低，测一口井仅耗电20 40度；5、可方便实现地面控制其中(1)有效能量约1800 1400焦耳可调；( 单次式 连续多次激震可调；C3)连续多次激震时，激震间隔时间可调；6、施工安全性好，对环境影响小，仅需钻一口直径120毫米几十米深的井；7、结构简单体积小、维修方便，成本较低。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是激震工作示意图。图中，1为马龙头(带电缆)，2为锤杆，3为初级绕组，4为滑动轴承，5为锤砧座，6 为带动密封的砧子滑动轴承，7为外壳。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要由电机和锤砧座5组成。所述电机是圆筒型三相直 线电动机，包括外壳7、轴承4、初级绕组3和次级锤杆2 ；锤砧座5与次级锤杆2同轴，通过 带动密封的砧子滑动轴承6与电机连接。本方案中所说的圆筒型直线电机结构原理与本公司专利“一种用于套管深井的震 源设备”(专利号03134201.9)电机相同，仅尺寸温度指标和功率不同，没有复杂的激震 器，只有一个锤砧座，与地层直接接触，各部件序号有所变动。本设备在实际使用时，置于钻好的震源井底，处于竖直立放状态，由外壳7承受外 部压力。该圆筒型直线电动机的电源及控制信号，通过电机端部的马龙头1的电缆由地面供给。本设备由地面控制激震动作，圆筒型直线电机的次级锤杆2，经滑动轴承4按控制 要求对锤砧座进行锤击，锤击的工作原理是由变频器供电的三相圆筒型直线电动机的初级绕组3使电机内部自动产生一个移动磁场，该磁场切割次级锤杆4表面的导电环便感应电 势、感生电流，载流的导电环又在移动磁场中受到电磁力的作用从而使次级锤杆4又以低 于移动磁场的线速度作上下直线移动，以完成激震。如图2所示，具体地说，激震动作是由地面控制向直线电动机初级绕组3供正序电流，圆筒型直线电机的次级锤杆2 脱离锤砧座5向上运动到设备顶端，次级锤杆2又以两种方式下落锤击第一种方式是对 圆筒型三相直线电机断电，次级锤杆2在重力作用下加速运动下落锤击锤砧座5 ；第二种方 式是对圆筒型三相直线电机供负序电流，次级锤杆2在直线电机反向加力和自身重力的共 同作用下，以更大的加速度下落锤击锤砧座5，此方式较第一种方式能量大。当次级锤杆2 撞击锤砧座5时，使之产生震动，锤砧座5通过与之直接接触的井底地层将震动波向四周发 射，即完成一次激震。重复上述动作可完成多次激震，以完成VSP作业。
权利要求1.一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震源设备，其特征在于该设备 主要由电机和锤砧座( 组成；所述电机包括外壳(7)、轴承G)、初级绕组C3)和次级锤杆 ⑵；锤砧座(5)与次级锤杆(2)同轴，通过带动密封的砧子滑动轴承(6)与电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震源设 备，其特征在于所述电机是圆筒型三相直线电动机。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震源设 备，其特征在于所述轴承(4)是无油滑动轴承。
专利摘要本实用新型公开了一种用于测量零井源距和小井源距垂直地震剖面的震源设备，主要由电机和锤砧座组成。所述电机是圆筒型三相直线电动机，包括外壳、轴承、初级绕组和次级锤杆；锤砧座与次级锤杆同轴，通过带动密封的砧子滑动轴承与电机连接。该实用新型具有激震频带宽，频率高，激震波重复性、一致性好，避过了地面低速带层和低能耗等特点。
文档编号G01V1/155GK201892747SQ201020612768
公开日2011年7月6日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者万文曼, 肖竟平 申请人:西安弘传科技开发有限责任公司