一種可控震源振動器平板及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可控震源振動器平板及其制作方法，應(yīng)用于地震勘探【技術(shù)領(lǐng)域】。該可控震源振動器平板包括組焊平板和加強(qiáng)板；組焊平板由工字鋼或矩形管組焊形成，該組焊平板上固定有活塞桿安裝座；加強(qiáng)板焊接于組焊平板的底面，該加強(qiáng)板底部具有至少一個凹孔，且凹孔與組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)；該可控震源振動器平板的制作方法包括：采用工字鋼或矩形管組焊形成組焊平板，并在組焊平板上固定活塞桿安裝座；通過有限元分析確定組焊平板各位置的強(qiáng)度情況；將加強(qiáng)板焊接于組焊平板的底面；在加強(qiáng)板上形成至少一個凹孔，并使得凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。本發(fā)明不僅可有效提高整個可控震源振動器平板的剛性，而且可以減輕對脆弱植被生長的影響。
【專利說明】一種可控震源振動器平板及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地震勘探【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種可控震源振動器平板及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越依賴油氣資源，油氣勘探以及其它環(huán)境資源的勘探活動從常規(guī)勘探向著高密度、高精度方向的發(fā)展?？煽卣鹪醋鳛榈卣鹂碧街兄匾牡卣鹦盘柎笮图ぐl(fā)裝備，其主要特征就是采用非炸藥形式產(chǎn)生人工振動信號，可控震源上振動器的往復(fù)運(yùn)動通過壓緊在大地上的平板將激振信號傳向大地，地球物理人員通過對振動回波信號的檢測與解釋，判斷地下是否存在油氣或儲藏油氣的可能。而可控震源振動器平板則是激發(fā)信號主要的傳輸介質(zhì)，因此，可控震源振動器平板的結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)剛性與質(zhì)量都對激發(fā)信號的傳輸與對地表影響起至關(guān)重要的作用。
[0003]隨著地震勘探領(lǐng)域振動信號的激發(fā)頻率正在向低頻方向發(fā)展，對可控震源振動器平板剛度的需求也隨之加強(qiáng)。在面積一定的條件下，可控震源振動器平板的設(shè)計應(yīng)滿足平板結(jié)構(gòu)剛度最大、質(zhì)量最輕的要求。
[0004]如圖1所示，目前常見的可控震源振動器平板多采用工字鋼或矩形管材組焊而成，但是，這種可控震源振動器平板的剛度較弱，在地面反作用下容易變形，使用過程中往往會因為振動影響而造成組焊焊縫水平方向撕裂。
[0005]此外，由于地震勘探時平板需要平鋪于地表，而平板面積一般較大，這種平面接地壓實地面后會影響地表脆弱植被的生長，尤其對于惡劣環(huán)境中植被貧乏的土壤(例如戈壁灘)，這種接觸會嚴(yán)重影響植被的生長情況，因此，目前常見的可控震源振動器平板設(shè)計并不適合可控震源在國內(nèi)環(huán)境保護(hù)要求嚴(yán)格的地區(qū)作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例的主要目的在于提供一種可控震源振動器平板及其制作方法，以解決現(xiàn)有的可控震源振動器平板剛度較弱以及影響脆弱植被生長的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種可控震源振動器平板，包括組焊平板和加強(qiáng)板；其中，
[0008]所述組焊平板由工字鋼或矩形管組焊形成，該組焊平板上固定有活塞桿安裝座；
[0009]所述加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面，該加強(qiáng)板具有至少一個凹孔，且所述凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。
[0010]本發(fā)明還提供一種上述可控震源振動器平板的制作方法，包括:
[0011]采用工字鋼或矩形管組焊形成組焊平板，并在所述組焊平板上固定活塞桿安裝座；
[0012]通過有限元分析確定所述組焊平板各位置的強(qiáng)度情況；
[0013]將加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面；[0014]在所述加強(qiáng)板上形成至少一個凹孔，并使得所述凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。
[0015]借助于上述技術(shù)方案，本發(fā)明通過在組焊平板下面焊接具有凹孔的加強(qiáng)板，不僅可有效地避免因振動影響造成組焊焊縫水平方向發(fā)生的撕裂，提高整個可控震源振動器平板的剛性，而且可以降低平板底面對地表的直接壓實作用，減輕對脆弱植被生長的影響，有利于拓展可控震源地震勘探的作業(yè)領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明提供的現(xiàn)有常規(guī)可控震源振動器平板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明提供的可控震源振動器平板的剖面示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明提供的可控震源振動器平板實例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明提供的可控震源振動器平板實例中加強(qiáng)板A的俯視圖；
[0021]圖5是本發(fā)明提供的可控震源振動器平板實例中加強(qiáng)板B和C的俯視圖；
[0022]圖6是本發(fā)明提供的加強(qiáng)板上無凹孔設(shè)計的可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖；
[0023]圖7是本發(fā)明提供的加強(qiáng)板上均勻分布同樣大小I字形凹孔的可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖；
[0024]圖8是本發(fā)明提供的加強(qiáng)板上分布有大小不等的凹孔的可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖；
[0025]圖9是本發(fā)明提供的可控震源振動器平板的制作方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0027]本發(fā)明提供一種可控震源振動器平板，如圖2所示為該可控震源振動器平板的剖面圖，包括組焊平板201和加強(qiáng)板202 ;其中，組焊平板201由工字鋼或矩形管組焊形成，該組焊平板201上固定有活塞桿安裝座(圖2中未示出)；加強(qiáng)板202焊接于組焊平板201的底面，該加強(qiáng)板202具有至少一個凹孔203，且凹孔203與組焊平板201強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。
[0028]圖2中，組焊平板與目前常見的可控震源振動器平板類似，由工字鋼或矩形管組焊形成，再起中心位置設(shè)置有用于連接振動器活塞桿的活塞桿安裝座。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明中的凹孔是設(shè)置于加強(qiáng)板上的凹狀孔形結(jié)構(gòu)，在加強(qiáng)板上設(shè)計凹孔的目的是減輕振動器平板對地表植被的影響以及減輕整個振動器平板的質(zhì)量，所應(yīng)理解的是，為了達(dá)到該目的，凹孔僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對凹孔所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。例如，也可通過在加強(qiáng)板上設(shè)置凹面等達(dá)到相同的目的。
[0030]本發(fā)明將加強(qiáng)板焊接于組焊平板底面，可有效提高組焊平板的剛性，預(yù)防振動過程中組焊焊縫發(fā)生撕裂的現(xiàn)象；為了減輕對地表植被的影響，本發(fā)明的加強(qiáng)板具有凹孔設(shè)計，這些凹孔與地表的接觸與普通平板壓實地面不同，不會給地表植被的生長帶來影響，尤其適用于惡劣環(huán)境中植被貧乏的土壤；此外，由于這些凹孔的位置對應(yīng)于組焊平板上強(qiáng)度較強(qiáng)(通過與設(shè)定值進(jìn)行比較判斷)的位置，因此，對提高整個可控震源振動器平板的剛性具有有益效果；這種凹孔設(shè)計可使得加強(qiáng)板的質(zhì)量較小，進(jìn)而使得整個可控震源振動器平板的質(zhì)量相對于目前常見可控震源振動器平板的質(zhì)量只有較小的增加，滿足了在面積一定的條件下，可控震源振動器平板的設(shè)計應(yīng)滿足平板結(jié)構(gòu)剛度最大、質(zhì)量最輕的要求，從而滿足了隨著地震勘探領(lǐng)域振動信號的激發(fā)頻率向低頻方向發(fā)展的過程中，要求加強(qiáng)可控震源振動器平板剛度的需求。
[0031]為了方便制作具有凹孔的加強(qiáng)板，本發(fā)明可利用塞焊方式將原本就具有多個通孔的加強(qiáng)板焊接于組焊平板底面，并在組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置，將通孔塞焊形成本發(fā)明所需的凹孔。即，在一種較佳的實施例中，加強(qiáng)板的凹孔為所述加強(qiáng)板通過塞焊方式焊接于所述組焊平板底面時形成的塞焊孔。
[0032]由于一般情況下可控震源振動器平板所需的面積較大(例如2?4 m2)，為了方便加強(qiáng)板的加工和將加強(qiáng)板焊接于組焊平板底面，較佳的，可以將加強(qiáng)板設(shè)計為由多個板共同組成的結(jié)構(gòu)，在焊接時再將這些板分別焊接于組焊平板底面。
[0033]圖3所示為本發(fā)明提供的一種可控震源振動器平板實例，包括組焊平板301、加強(qiáng)板302，其中，組焊平板301上固定有活塞桿安裝座304，加強(qiáng)板302上具有多個凹孔303，其中，加強(qiáng)板302由三塊厚度相同的板A、B、C組成，其中板A焊接于組焊平板底面的中間位置，其余兩塊板B和C相對于該中間位置處的板A對稱設(shè)置，并焊接于組焊平板301底面。如圖4所示為板A的俯視圖，圖5為板B和C的俯視圖。為了方便加工，傳統(tǒng)可控震源振動器平板的形狀多采用矩形，但由于地面給振動器平板的反作用力所產(chǎn)生的應(yīng)力場并非矩形，因此傳統(tǒng)矩形形狀的振動器平板的剛性較差，在充分考慮了地面給振動器平板的反作用力應(yīng)力場的情況下，本發(fā)明提出了如圖3所示的異形形狀，以滿足地震勘探對振動器平板的剛性需求。
[0034]圖3所示的可控震源振動器平板實例中，加強(qiáng)板底部的凹孔需要設(shè)計為與組焊平板上強(qiáng)度較強(qiáng)的位置處相對應(yīng)。在實施過程中，可先建立振動器平板結(jié)構(gòu)模型，通過采用有限元法分析平板在靜載作用下各位置的變形量來確定組焊平板上各個位置處的強(qiáng)度情況，然后根據(jù)一預(yù)先確定的強(qiáng)度值(該強(qiáng)度值可根據(jù)實際中整個可控震源振動器平板的剛性要求進(jìn)行設(shè)置)，將組焊平板上強(qiáng)度大于該強(qiáng)度值的位置標(biāo)識出來，在加強(qiáng)板相應(yīng)的位置處制作凹孔。
[0035]本發(fā)明中，各凹孔的大小可以相同或不同，具體實施時，可以根據(jù)組焊平板各位置處的強(qiáng)度情況，來確定相應(yīng)位置處的凹孔大小，以保證在整個振動器平板的剛性足夠的情況下降低對地表植被的損壞影響。分別對無加強(qiáng)板焊接的組焊平板、加強(qiáng)板上無凹孔設(shè)計的可控震源振動器平板(圖6所示為該可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖)、加強(qiáng)板上均勻分布同樣大小I字形凹孔的可控震源振動器平板(圖7所示為該可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖)、以及加強(qiáng)板上分布有大小不等的凹孔，且凹孔分布情況為組焊平板強(qiáng)度越強(qiáng)的位置處對應(yīng)的凹孔越大的可控震源振動器平板(圖8所示為該可控震源振動器平板的俯視圖及其各個位置處的強(qiáng)度示意圖)進(jìn)行有限元分析，得到如表1所示的結(jié)果。
[0036]表1
[0037]
【權(quán)利要求】
1.一種可控震源振動器平板，其特征在于，包括組焊平板和加強(qiáng)板；其中， 所述組焊平板由工字鋼或矩形管組焊形成，該組焊平板上固定有活塞桿安裝座； 所述加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面，該加強(qiáng)板具有至少一個凹孔，且所述凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源振動器平板，其特征在于，所述凹孔為所述加強(qiáng)板通過塞焊方式焊接于所述組焊平板底面時形成的塞焊孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控震源振動器平板，其特征在于，所述加強(qiáng)板包括相同厚度的中心板和側(cè)板；其中， 所述中心板焊接于所述組焊平板底面的中部； 所述側(cè)板相對于所述中心板對稱焊接于所述組焊平板底面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控震源振動器平板，其特征在于，所述中心板、側(cè)板為鋼板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可控震源振動器平板，其特征在于，所述鋼板為厚度6?1 2mm的16Mn鋼板。
6.一種可控震源振動器平板的制作方法，其特征在于，包括: 采用工字鋼或矩形管組焊形成組焊平板，并在所述組焊平板上固定活塞桿安裝座； 通過有限元分析確定所述組焊平板各位置的強(qiáng)度情況； 將加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面； 在所述加強(qiáng)板上形成至少一個凹孔，并使得所述凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述加強(qiáng)板具有至少一個通孔；則， 將加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面；在所述加強(qiáng)板上形成至少一個凹孔，并使得所述凹孔與所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置相對應(yīng)，具體為: 利用塞焊方式，將所述加強(qiáng)板通過所述通孔焊接于所述組焊平板的底面；并在所述組焊平板強(qiáng)度大于設(shè)定值的位置，將至少一個通孔塞焊形成凹孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述加強(qiáng)板包括相同厚度的中心板和側(cè)板；則將加強(qiáng)板焊接于所述組焊平板的底面，具體為: 將所述中心板焊接于所述組焊平板底面的中部； 將所述側(cè)板相對于所述中心板對稱焊接于所述組焊平板底面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述中心板、側(cè)板為鋼板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述鋼板為厚度6?12mm的16Mn鋼板。
【文檔編號】G01V1/04GK103616717SQ201310545746
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】陶知非, 馬磊 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司