[发明专利]一种可控震源振动器及系统

说明书

技术领域

本发明属于地震勘探领域，特别涉及一种可控震源振动器及系统。

背景技术

地震勘探是钻探前勘测石油、天然气资源、固体资源的重要手段。地震勘探需要人工激发地震波，通过收集分析地震波在地层传输过程中的反射波，并利用激发的地震波的各种参数，从而共同推断得到地层的结构和性质，解释石油、天然气存在的可能性。随着技术的不断进步，人们对于地层结构和岩层性质的分辨要求越来越高，进而对于所激发地震波信号的品质信号的品质也是要求越来越高。

人工激发地震波的重要手段之一为利用可控震源系统激发地震波。图1示出了可控震源振动系统的系统结构图。如图1所示，可控震源系统包括驱动装置S1、液压伺服阀S3、液压系统S2、可控震源振动器S4。可控震源系统中，液压伺服阀S3控制油液进出可控震源振动器。在液压伺服阀S3的控制下，驱动装置S1驱动液压系统S2的油液通过液压伺服阀S3并进入到可控震源振动器S4中。可控震源振动系统的振动部分为可控震源振动器S4中的一部分部件及液压伺服阀S3。油液通过传导驱动装置S1的驱动力作用于振动部分，推动振动部分进行垂向振动，进而产生地震波。为了达到提高振动部分要求激发地震波信号的品质要求，垂向振动部分在振动过程中需尽量排除水平方向干扰。反之，如果振动部分在振动过程中所受到干扰，会对所激发地震波信号的品质信号的品质产生不利的影响。例如振动部分在垂向振动过程中，如果受到水平方向的干扰，所述干扰会影响振动部分的垂向振动，进而影响垂向振动所激发地震波信号的品质。

目前，可控震源振动器为传统活塞式振动器。图4示出了传统活塞式振动器的结构图及其与液压伺服阀4的连接关系。如图4所示，传统的活塞式振动器包括上端盖1、工艺油道2、上液压油道3.1、下液压油道3.2、工艺油道5、反作用底板6、立柱7、锤体8、上液压油腔9.1、下液压油腔9.2、活塞杆10.1、活塞10.2、活塞衬套11、缩颈12.1、缩颈12.2、油孔13.1、油孔13.2、高压油道14、低压油道15。锤体8为一矩形块体，重量一般超过4000千克，中心有一通孔，通孔的横截面为圆形。如图4中所示，AA'线示出了该通孔的中心线。锤体8一侧安装有液压伺服阀4,液压伺服阀4通过高压油道14、低压油道15与液压系统等连通。所述锤体8的圆通孔中设置有活塞10.2和活塞杆10.1。活塞10.2及活塞杆10.1为圆柱体，活塞杆10.1包括分布在活塞10.2上下端面两端的对称的两部分，活塞杆10.1上端固定在上端盖1上，下端固定在反作用底板6上。活塞10.2直径与锤体8上通孔中间直径相等且大于活塞杆10.1的直径。活塞杆10.1上有分布于活塞杆上部的缩颈12.1和下部的缩颈12.2。锤体8的通孔上下两端分别固定有活塞衬套11，用于扶正限定活塞10.2的运动范围。活塞衬套11为空心圆柱体，内直径与活塞杆10.1直径相等，其横截面面积与所述通孔上下两端的横截面和活塞杆10.1横截面之间的面积差相等。活塞衬套11上下两部分分别开设有油孔13.1和油孔13.2。油孔13.1与缩颈12.1相连通，油孔13.2与缩颈12.2相连通。锤体8的中心线AA’所在纵剖面的左右两边开设有两个圆柱形的透孔，透孔中分别插有对锤体起扶正作用的立柱7。立柱7直径与锤体8的所述透孔的直径大致相等，立柱7上端固定在上端盖1上，下端固定在反作用底板6上。所述立柱7可以在透孔中相对于锤体上下移动。锤体8、活塞10.2及其活塞杆10.1和活塞衬套11围成的空间为工作油腔，包括上液压油腔9.1和下液压油腔9.2，所述工作油腔横截面是环形。上液压油腔9.1与缩颈12.1相连通。下液压油腔9.2与缩颈12.2相连通。锤体8一侧开有油道，包括工艺油道2、工艺油道5、上液压油道3.1、下液压油道3.2、高压油道14、低压油道15。工艺油道2为满足开设上液压油道3.1所开设，工艺油道5为满足下液压油道3.2所开设。上液压油道3.1内部存在两个90°过渡段，一端与油孔13.1连通，另一端与液压伺服阀4相连通。下液压油道3.2内部存在两个90°过渡段，一端与油孔13.2连通，另一端与液压伺服阀4相连通。油液从液压伺服阀4进入到上液压油腔9.1需要依次通过上液压油道3.1、油孔13.1，水平进油至缩颈12.1，进而到达上液压油腔9.1。油液从液压伺服阀4进入到下液压油腔9.2需要依次通过下液压油道3.2、油孔13.2，水平进油至缩颈12.2，进而到达下液压油腔9.2。图5为传统活塞式振动器部分侧视图，结合图4可以看出高压油道14及低压油道15分布在锤体8前后两侧，并与锤体8中心线AA’存在一定的距离X。高压油道14为输入由驱动装置所驱动的油液，一端与液压伺服阀4相连接，另一端连接有管汇。低压油道15为输出由工作油腔排出的油液，一端与液压伺服阀4相连接，另一端连接有管汇。所述管汇均固定在锤体一侧。传统活塞式振动器的振动部分包括液压伺服阀4、锤体8、活塞衬套11及连接在液压伺服阀4上的部分管汇。振动器上端盖1、活塞杆10.1、活塞10.2、反作用底板6及立柱7是固定不动的。工作油腔内充有油液。