专利名称:井下电磁震源的制作方法
本发明涉及一种井下地震能源，这种震源是以电磁方法来产生用于地球物理勘探所需的震波。
在地球物理勘探中，通常是在地表面上使用震源，随着垂直地震剖面测量(VSP)和交叉测井技术的发展，对井下震源的需求增加了。井下震源使得垂直地震剖面测量和交叉测井测量成为现实。然而，井下震源是不常用的，因为它们的深度和频率范围有限，而且通常功率低，或者会造成破坏。
由于设计上受到震源置于井筒下的限制，现时尚没有满足要求的井下震源。井下震源的大小受井筒尺寸的限制。典型井下仪器的直径不得超过约12.5厘米(约5英寸)。震源还必须能耐受在地面下6000米(约20000英尺)深处所遇到的温度、压力和流体。必须要有足够的能量从地面传送给震源，或者震源本身应携带能源。震源应产生1000到1800牛顿之间的力，从而建立起震波，而这些震波可以从另一口井中或从离井所希横向距离的地表面处检测到。井下震源必须是可控的，并能改变所产生的频率。极为重要的是井下震源应能完成上述这些功能而不使井受损。
本发明是一种井下震源，它包括一个外罩、一个把外罩牢固地夹持在井筒内的装置、以及一个直线电磁激励器。此激励器有着一个由附着在外罩上的多匝线图所组成的衔铁绕组。一个由磁性材料，例如铁，构成的反作用块，它靠近衔铁绕组並与之同轴地、可滑动地安放;当线圈中通有电流时，此反作用块震动。此反作用块有一圆柱形的内芯，内芯最好基本上由稀土永磁材料所构成，反作用块安放在衔铁绕组内并可滑动，一个圆筒形的外芯同轴地安放在衔铁绕组外面，并且要不是固定在外罩上就是固定在内芯上。
本发明的设计使震动器单元的小型化成为可能，这种震动器可以安装在一钻孔下，并可获得1000至18000牛顿间的力。这样大小的力比迄今为止可供利用设备产生的力大几个数量级。本发明产生了可检测的地震波，那就是，传送入地层内的波能够由安装在井筒自身内、地面上或邻近井筒内的一些传感器所检测到。本发明使得交叉测井测量和垂直地震剖面测量在已有油田钻井中的实用成为可能。在装备了运动传感器后，本发明还可象井下地震测量仪那样工作。震动器的能量可以用已有技术以电的方式向井下提供来获得。本发明可产生频率范围为10-1500赫芝的震波，这比用现有的气动井下震动器所产生的频率范围要高得多。
图1示出了在钻井剖视图内的一个井下震源的实施方案;
图2示出了沿图1中的2-2线剖开后井下震源的顶视略图;
图3示出了在钻井剖视图内的另一个井下震源的实施方案的略图;
图4示出了沿图3中的4-4线剖开后图3实施方案的顶视略图;
图5示出了另一种直线电磁激励器;
图5A示出了沿图5中5A-5A线剖开后图5激励器的顶视略图;
图6示出了具有水平取向的直线激励器的另一种井下震源的略图;
图7示出了用井下震源的三维垂直地震剖面测量法;
图8示出了用井下震源的交叉测井层析法(Cross borehole tomography);
图9是用黄色炸药、气枪和震动器的井下震源对井孔产生的应力的比较图;
图10是用黄色炸药、气枪和震动器的井下震源所产生的有效能量的比较图。
参考这些附图，本发明各种各样的制作方法和装置的具体实施方案将得到更为清楚的解说。图1示出位于地层100内的一个井下震源20，地层100被井筒10所穿透，井筒10是用套管(未示出)浇注水泥定位而成的。带有缆索29的震源20下沉入井筒10内。
震源20包括一合适的夹持装置，来把震源连接到井筒内一预定位置处。此夹持装置应产生一个至少大于震源20在工作期间产生的输出力的力，此力应大致为所产生震动力的两倍，但无论如何不得超过折断或破坏套管或钻井衬砌、或损害水泥所需的力。在图1和断面图2中所示用以把震源20牢固地连接到钻井的夹持装置是一种液压夹持装置60，它包括由板66a、66b、66c和66d连接起来的液压活塞64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g和64h。在夹持装置工作和响应于一个从地表面来的信号期间，电动机52驱动液压泵54。控制阀56是这样动作的，以致液压流体加压于活塞64a-64h，强迫它们向外移动，从而使板66a-66d与井筒10啮合。另一种方案是作为缆索29一部分的一条液压管线(未示出)可以从地面加压，以驱动活塞64a-64h。这样改变液压源的另一种方案应用于浅井，证明更为方便。
板66a-66d的表面可以制成锯齿形或开槽，以便在震动器表面和井筒壁之间提供附加的摩擦力。夹持板66a-66d和井筒壁接触时，这些锯齿产生非常大的点压力，从而使滑动消除或减至最小。
利用任何合适的装置，诸如螺栓连接、焊接和其它类似方法，把一个电磁直线激励器装置30连接到外罩32上。激励器30包括一个圆筒形的壳体34，它的外部附着于外罩32上，而它的内部可以由磁性材料构成。由多匝线圈组成的衔铁绕组38附着于圆筒形壳体34的内部。内芯反作用块42可滑动地安置在衔铁绕组38的内部。内芯反作用块42也基本上是由诸如铁或铁合金或永磁材料那样的磁性材料所构成。为了得到较大的力，可以利用诸如钐钴或钕铁硼那样的稀土永磁材料来制作反作用块42或壳体34。可以预料，反作用块42将基本上用有着剩余磁场至少为0.9特斯拉的永磁材料，例如稀土永磁材料来制成。反作用块42有一中心轴40，中心轴40为了机械的限制可以用不锈钢制成，并准直地插在纵向轴瓦44a-44b内。反作用块42可以用刚性系数可变的弹簧46a和46b来支撑，以平衡反作用块42的重量。
还可想象，衔铁绕组38可以附着于反作用块42上，而不是附着于外壳体34上。在这种设计中，外壳体34可用稀土永磁材料制成，而衔铁绕组38会成为可动反作用块42的一部分。
衔铁绕组38的多匝线圈是设计成使反作用块42平行于井筒10震动。举例来说，因为典型的钻孔是垂直取向的，所以反作用块42也将在垂直方向震动。这样一种运动将把力传递入地层100内，在水平方向产生垂直的剪切波(Sv波)，而从垂直方向到接近垂直(离垂直方向0-45°)方向上产生压缩波(P波)。
激励器30的内芯反作用块42的质量约为100公斤，长度约1米，以达到超过1000牛顿的力。可以预见，长度为2米的较长的反作用块会提供出较大的力，或优越的震动器特性。本发明的设计能达到大至18000牛顿的力。
图1的井下震源20还包括用可扩张的保护套76而固定在井筒壁10上的运动传感器78。传感器78是设计用来检测井筒壁10的震动的震动传感器，诸如加速度计或地音探测器。用隔音器70把传感器78与震源其它部分进行震动隔离。
震源20内也可包括未和直线激励器30隔离的、附加的运动传感器(未示出)。比较来自隔离传感器78和非隔离传感器的信号，就可得到夹持有效性和在地层内能量传递的信息。
密封电子部件72接收从地面来的命令信号并控制震源的各个部件。此密封电子部件72还接收来自运动传感器78的信号并把它们传送到地面。最好用隔声器70把密封电子部件72与激励器30隔离开来，使灵敏的电子仪器免受震动的损害。把密封电子部件放在保护套76和运动传感器78下，可实现进一步的震动保护。
另一方面，单个震源内也可包括二个或更多个互相串联的复合激励器。图3示出了另一种电磁震源的实施方案，电磁震源120有着两个直线电磁激励器130和230。虽然从图中不能识别激励器130和230的细节，但从各方面来说，它们的设计是和图1中的激励器30的设计相同的。用缆索129把震源120向下放入井筒10a内。图3和4还示出另一种夹持装置160，它有单板166和活塞164a及164b;活塞164a及164b推动单板166，使之与井筒10a接触，并推动震源120的外罩132使之顶着井筒10a中与上述一面相对的一面。外罩132是在它的接触凸缘132a和132b处和井筒10a相接触的。
图3还示出了用附加的第二夹持装置260的另一实施方案，此附加的第二夹持装置260增加了震源120夹持的稳定性。板266由活塞264a和264b所推动，而此时第一夹持装置160的板166被活塞164a和164b所驱动。接着，夹持装置160和260推动外罩132，使之顶着井筒10a的相对的另一面，把震源120牢固地连接在井筒10a内。
接触板166和266以及接触凸缘132a和132b的表面可以制成锯齿形或开槽，以改善这些面和井筒10a之间的摩擦接触。
图5和5A示出了用于本发明的直线电磁激励器的较佳实施方案。图5中的激励器430比图1中压缩了外形尺寸的激励器30更接近实际激励器的长宽比。图5示出了由附着在外罩432上的多匝线圈组成的衔铁绕组438。衔铁绕组438环绕中心轴成圆筒形。环绕着衔铁绕组438以及在它的里面都是反作用块431，反作用块431包括中心轴440、内芯442a和442b以及外芯434a和434b。中心轴440和衔铁绕组438同轴放置。中心轴440可沿着它的长度方向滑动。圆筒形内芯442a和442b附着在中心轴440上，并同轴地位于衔铁绕组438和中心轴440之间。外芯434a和434b也和中心轴440相连，并同轴地位于衔铁绕组438的外面。桥接装置435跨过衔铁绕组438的线圈，把外芯434a和434b连接到中心轴440。内芯442a和442b以及外芯434a和434b都用诸如铁或铁合金、或永磁材料那样的导磁材料所构成。为了获得较大的力，或许需要用具有至少0.8特斯拉或更大剩余磁场的永磁材料。最好剩磁为0.9特斯拉或更高。可以用诸如钐钴或钕铁硼那样的稀土永磁材料。
如果因机械特性的需要，中心轴440可用不锈钢制成，並准直地装在纵向轴瓦444a和444b内。反作用块431可由刚性系数可变的弹簧446a和446b支撑。
可以预计，最佳激励器含有几种可行的设计。图5示出了两种较佳设计。第一种方案的内芯442a和442b基本上由稀土永磁材料制成。明确地说，内芯的外面部分442b由稀土永磁材料构成，而内芯的里面部分442a以及外芯434a和434b由诸如铁或铁合金那样的磁性材料构成(此处不用永磁材料)。
这样一种最佳设计对环绕衔铁绕组438的磁场提供了一条完整的通路，有效地利用了稀土永磁材料的优越的磁特性。内芯的外面部分442b是一层在衔铁绕组438旁的稀土永磁材料，它对衔铁绕组438所产生的磁场作出反应。由铁构成的内芯的里面部分442a提供一条在衔铁绕组438内部、沿着反作用块431的中心的磁通路。也是由铁构成的外芯434a和434b提供一条在衔铁绕组438外部的磁场通路。
第二个较佳方案是外芯434a和434b基本上由稀土永磁材料构成。明确地说，外芯的里面部分434b由稀土永磁材料构成，而外芯的外面部分434a以及内芯442a和442b由诸如铁或铁合金那样的磁性材料(非永磁材料)构成。
还可预期，衔铁绕组438成为可动反作用块的一部分並固定于轴440上。磁场仍然通过内芯442a和442b以及外芯434a和434b，但它们将和外罩432而不是和轴440相固定。
在所有上述实施方案中均有一与磁性材料相作用的电磁衔铁绕组。还可以想象，激励器可以由附着在外罩上的电磁线圈和在反作用块内的线圈所构成。这种结构或许受所产生的热的限制。或许需要用井下冷却，例如浸入液氮内。由于尺寸的限制，有可能要用超导体。如果通过努力完成工程上的一些细节，则产生超级磁铁的超导方法是可行的。
有一些场合，地球物理学家希望震源产生水平剪切波(SH波)。衔铁绕组(图1所示)的多匝线圈可设计成对内芯反作用块42产生扭力，从而使反作用块旋转。用交替地变换电流方向的方法，反作用块42可以相对于轴40的纵轴作扭转运动状的震动。这样一种运动将在地层100内产生水平剪切波(SH波)。图5的衔铁绕组438也类似地可适用于提供扭转运动。
有些场合需要压缩波(P波)。图6示出了另一种能产生水平加速度的直线电磁激励器330。一系列小的激励器330a、330b和330c垂直于井筒10排列，相对于垂直井筒来说，它们是在水平方向的。激励器330a-330c包括圆筒形壳体334a-334c，这些壳体的外部附着在外罩332上，而内部基本上由导磁材料组成。包括了多匝线圈的衔铁绕组338a-338c固定在壳体334a-334c的内部。反作用块342a-342c由导磁材料构成，并有着准直地安放在直线轴瓦344a-344c内的轴340a-340c。反作用块342a-342c由刚性系数可变的弹簧346a-346c所支撑，以平衡反作用块342a-342c的重量并改善其惯性特性。虽然图6只示出了三个激励器(330a-330c)，但可以设想在单个震源内也可以设置其它数目的激励器。因为图1所示的垂直取向的激励器的长度约为1米，所以可看出图6中水平取向的震源需要10个或更多个类似于激励器330a那样的激励器。图5中的激励器430也类似地适用于水平取向。
举例来说，在典型的垂直井筒中，反作用块342a-342c在垂直于此井筒的水平方向震动。这样一种运动将把力传入地层，在水平方向产生压缩波(P波)，而在从垂直方向到接近垂直方向(离垂直方向0-45°)产生垂直剪切波(SV波)。
当激励器象图6中激励器330a-330c那样垂直地取向时，可以看出需要双夹持装置(如图3中所示)，这些激励器位于两夹持装置之间(如图3中激励器230那样相同的位置)。还可预料，有可能需要改变液压驱动凸缘夹持装置的设计。当激励器的震动运动象垂直于井筒取向的激励器场合那样，是在夹具驱动器的同一方向，则会产生一特殊问题。夹具驱动器充满流体的活塞起着震动吸收器的作用，以畸变或吸收打算传入地层的能量。另一种夹具设计会是较佳的，例如用一液压活塞或机械的螺旋驱动器驱动一个平行于井筒的驱动楔，此驱动楔转而驱动一些接触楔，使之和井筒接触，这些接触楔在驱动楔的外面，有燕尾槽与之相连。这样一种楔形夹持设计不光是依靠在震动运动方向的液体压力来固定此夹具。
本发明至关重要之处在于直线激励器要体积小、功率大。例如，参阅图1，反作用块42基本上是用稀土永磁材料，诸如钐钴或钕铁硼构成。另一方面，反作用块42也可用铁或铁合金并覆以薄的稀土永磁材料层来制成。
这样的一些直线激励器可以从合适的电动机制造厂商那里得到。例如，通用电气(General Electric)公司设计用于汽车窗子的电动机，这些马达必须使用稀土永久磁铁，以实现足够的输出功率而又能装在车门内。向电动机制造厂商提出适当的规格，就可能获得所希的激励器。这些厂商诸如俄亥俄州坎顿的哈蒙公司(Hamon Company，Canton，Ohio)或纽约长岛的索恩斯伯斯公司(Sonceboz Corp.，Plainview，Long Island，NY)。例如，可以对一个直线电磁激励器定出如下规格直径不超过约10厘米(约4英寸)，长度为1.5-2米，以产生足够大的磁场来加速反作用块，从而产生大到和超过6000牛顿的力。
图7示出了用井下震源30工作的垂直地震剖面测量法(VSP)的三维局部剖视图。通过使用井下震源30来产生地震波，以及沿着连接到记录车600的地音探测器线650a-650d设置的在地面上的许多地震检测器675，就能容易和快速地完成垂直地震剖面测量。测井车200把在缆索29上的震源30向下沉入钻井500内。震源30工作产生所希震波，即SV波、P波或SH波，而此时地音探测器记录下直接的和反射的震波(1000/2000)。因为地震检测器不必下降到钻井下的环境内，并且可以利用一广阔的地面地音探测器阵列，所以可以迅速而有效地完成地层剖面测量。
图8示出用一井下震源30来完成交叉测井层析。在交叉测井层析中，测井车200a向第一井400a内沉入至少一个或多个震源30。这些震源产生所希的震波，即SV波、SH波或P波，这些波向外进入地层100，传向至少一个接收井400b。井400b内悬挂有地音探测器450a-450n，这些检测器连接到地面上的记录车600a。当在井400a内的一个或多个震源30发出震波时，这些震波被在井400b内的接收器450a-450n所接收，从而产生一个在井400a和400b之间的地质构造的相对地震图。因为风化层通常会衰减在地面上产生的地震波，所以由于衰减问题，对于频率高于约100赫芝就不能用地面到井的层析测量。当然，因为震波的波长愈长，频率愈低，读数愈粗，从而分辨率愈低。根据图8，应用本发明的井下震源，使产生较高频率的震波成为可能，即频率高于100赫芝，这样，就提高了分辨率并使视场变窄，以致在一给定的地层内可以观测愈来愈小的区域。这种技术应用于产油层相对薄，以致难以获得有关信息处是极有价值的。这种技术还可用来检测准备选作储存高放射性核废料的岩石块体中的破裂带，或监视已经放入岩石块体内的高放射性核废料的热负载。
图9和图10是比较几种井下震源对井筒产生的应力以及有效能量的图。明确地说，这些震源是500克(1.1磅)黄色炸药，655立方厘米(40立方英寸)的空气枪，以及有着18000牛顿(4000磅)力输出的震动器。这些图示出震动器可以得到高的有效能量和低的井筒应力。震动器在井筒内感生出10磅/平方英寸的应力，只是根据美国石油协会标准(API RP2A，1984年10月22日)所建议在套筒水泥界面处最大允许感生应力的一半。
在图1中所示的运动传感器78还能使本发明用作井下地震测井仪。由激励器30产生的地震震动进入地层100，并从那里反射或折射回来，随后被传感器78检测到。传感器78被隔离装置隔离掉来自仪器的震动。分析检测到的信号，就可推导出环绕井筒的有关地层的信息。大部分的地面地震记录是在10至200赫芝频率范围内的。本发明的井下震动器可以产生与记录到的来自地面震源信号相同频率的地震信号。用与地面产生地震数据相同的频率，借助于本发明所获得的测井记录，比用工作在高得多频率下的现有测井仪器所获得的记录，与地面产生的地震数据有着较好的相关性。因为本发明的震源有着较大的功率输出容量，所以它比现有的仪器有着较好的波的穿透能力。
运动传感器78最好用三分量的地音探测器和/或加速度计。虽然图1只示出了单个运动传感器密封部件(76和78)，但可看出也能用一系列单独耦合的运动传感器密封部件。每一传感器密封部件对其它的地震传感器密封部件以及震源外罩32都是有声音隔离的。
本震源可用来完成一个待批申请中的一些工序，该申请是由比约恩N.J.保罗逊(BJORN N.P.PAULSSON)与本申请同时提交的，该申请题为“无破坏井下地震震动源以及用此震动源来获得有关地层构造信息的方法”(“NONDESTRUCTIVE DOWNHOLE SEISMIC VIBRATOR SOURCE AND PROCESSES OF UTILIZING THE VIBRATOR TO OBTAIN INFORMATION ABOUT GEOLOGIC FORMATIONS”)。所述申请是为参考起见而在此一并指出。
本发明的描述是参照了一些使用本井下震源的特别优选的方法以及此电磁井下地震震动源的最佳实施方案。对所属领域内的普通技术人员是显而易见的一些变型会被视作仍属于本发明的领域内。
权利要求
1.一种井下震源，它包括一个外置；一个把所述外罩牢固地与井筒内壁相连的夹持装置；一个在所述外罩内的直线电磁激励器，它包括(a)一个有着内部和外部的圆筒形壳体，此外部附着于所述外罩；(b)一个附着于所述壳体所述内部的衔铁绕组；(c)一个可滑动地配置在所述衔铁绕组里边的内芯反作用块，所述反作用基本上是由磁性材料构成，并且当所述衔铁绕组被激励时所述反作用块沿着它长度方向的轴作直线运动。
2.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器能达到大约超过1000牛顿的力。
3.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器能达到大约在12000到18000牛顿之间的力。
4.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器能达到大约在1000到18000牛顿之间的力。
5.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述磁性材料选自铁、铁合金、永磁材料、及这几种材料的混合体。
6.根据权利要求
5的井下震源，其中，所述永磁材料有着至少约为0.9特斯拉的剩余磁场。
7.根据权利要求
5的井下震源，其中，所述永磁材料是一种稀土永磁材料。
8.根据权利要求
7的井下震源，其中，所述稀土永磁材料为钐钴。
9.根据权利要求
7的井下震源，其中，所述稀土永磁材料为钕铁硼。
10.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述反作用块由覆以薄层稀土永磁材料的铁所组成。
11.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述壳体的所述内部基本上由磁性材料构成。
12.根据权利要求
1的井下震源它还包括一个第二直线电磁激励器。
13.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器是平行于井筒取向的，而所述反作用块沿着它长度方向的轴震动。
14.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器是平行于井筒取向的，而所述反作用块可以围绕着它长度方向的轴旋转，并以扭动的方式作扭转震动。
15.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述激励器垂直于井筒取向，而所述反作用块沿它长度方向的轴震动。
16.根据权利要求
12的井下震源，其中，所述激励器垂直于井筒取向，并有着一些反作用块，所述这些反作用块沿着它们长度方向的轴震动。
17.根据权利要求
1的井下震源，其中，所述震源的直径小于约12.5厘米，而所述直线激励器的长度至少约为1米。
18.根据权利要求
1的井下震源，它还包括至少一个运动传感器，所述运动传感器与所述激励器之间有着声音方面的隔离，并能独立地与井筒耦合。
19.根据权利要求
18的井下震源，它还包括一个无隔离的运动传感器，所述无隔离运动传感器与所述激励器之间有着声音的耦合。
20.一种井下震源，它包括一个外罩;一个把所述外罩牢固地与井筒内壁相连的夹持装置;一个在所述外罩内的直线电磁激励器，它包括(a)一个连接到所述外罩的衔铁绕组，所述衔铁绕组具有环绕着一中心轴的圆筒形状;(b)一个反作用块，它包括(ⅰ)一个中心轴，它同轴地安置在所述衔铁绕组的里边，并适合于沿着长度方向的轴滑动;(ⅱ)一个圆筒形内芯，它附着于所述中心轴上，并同轴地设置在所述中心轴和所述衔铁绕组之间，所述内芯基本上由一种第一磁性材料所构成;(ⅲ)一个圆筒形外芯，它连接到所述中心轴，并同轴地设置在所述衔铁绕组的外边，所述外芯基本上由一种第二磁性材料所构成;当所述衔铁绕组被激励时，所述反作用块在一个第一位置和一个第二位置之间作往复运动。
21.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第一和所述第二磁性材料选自铁、铁合金、永磁材料、及这几种材料的混合体。
22.根据权利要求
21的井下震源，其中，所述永磁材料有至少约为0.9特斯拉的剩余磁场。
23.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第一磁性材料是一种有着至少约0.9特斯拉剩余磁场的永磁材料，而所述第二磁性材料是一种非永磁材料。
24.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第一磁性材料是一种稀土永磁材料，而所述第二磁性材料是一种非永磁材料。
25.根据权利要求
24的井下震源，其中，所述第一稀土永磁材料为钐钴。
26.根据权利要求
24的井下震源，其中，所述第一稀土永磁材料为钕铁硼。
27.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第二磁性材料是一种非永磁材料，而所述内芯是由一个内部和一个外部所组成的，所述内部由非永磁材料构成，所述外部由一种有着至少约0.9特斯拉剩余磁场的永磁材料所构成。
28.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第二磁性材料是一种非永磁材料，而所述内芯由一个内部和一个外部所组成，所述内部由非永磁材料构成，所述外部由稀土永磁材料构成。
29.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第二磁性材料有一至少约0.9特斯拉的剩余磁场，而所述第一磁性材料是一种非永磁材料。
30.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第二磁性材料是一种稀土永磁材料，而所述第一磁性材料是一种非永磁材料。
31.根据权利要求
30的井下震源，其中，所述第二稀土永磁材料为钐钴。
32.根据权利要求
30的井下震源，其中，所述第二稀土永磁材料为钕铁硼。
33.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第一磁性材料是一种非永磁材料，而所述外芯由一个外部和一个内部所组成，所述外部由非永磁材料构成，所述内部由一种有着至少0.9特斯拉剩余磁场的永磁材料所构成。
34.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述第一磁性材料是一种非永磁材料，而所述外芯由一个外部和一个内部所组成，所述外部由非永磁材料构成，所述内部由稀土永磁材料构成。
35.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器能达到超过约1000牛顿的力。
36.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器能达到3000到4000牛顿之间的力。
37.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器能达到1000到18000牛顿之间的力。
38.根据权利要求
20的井下震源，它有着至少一个第二直线电磁激励器。
39.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器是平行于井筒取向的，而所述反作用块可围绕着它长度方向的轴旋转并以扭动的方式作扭转震动。
40.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器垂直于井筒取向，而所述反作用块沿着它长度方向的轴震动。
41.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述震源的直径小于约12.5厘米，而所述激励器的长度至少约为1米。
42.根据权利要求
20的井下震源，其中，所述激励器的长度约为2米。
43.根据权利要求
20的井下震源，它还包括至少一个运动传感器，所述运动传感器与所述激励器之间有着声音的隔离，并且所述运动传感器能独立地与井筒耦合。
44.根据权利要求
43的井下震源，其中，所述第一和所述第二磁性材料选自铁、铁合金、永磁材料、及这几种材料的混合体。
45.根据权利要求
44的井下震源，其中，所述永磁材料有着至少约0.9特斯拉的剩余磁场。
46.根据权利要求
44的井下震源，其中，所述永磁材料是一种稀土永磁材料。
47.根据权利要求
42的井下震源，其中，所述一些运动传感器是由地音探测器、加速度计，以及这两者的混合体所组成。
48.根据权利要求
42的井下震源，它还包括一个非隔离运动传感器，所述非隔离运动传感器与所述激励器之间有着声音的耦合。
49.根据权利要求
43的井下震源，其中，所述激励器能达到超过约1000牛顿的力。
50.根据权利要求
43的井下震源，其中，所述激励器能产生频率范围大约为10到200赫芝内的一些地震波。
51.根据权利要求
43的井下震源，其中，所述激励器能产生频率范围为约10到1500赫芝内的一些地震波。
52.一种井下震源，它包括一个外罩一个把所述外罩牢固地与井筒内壁相连的夹持装置;一个产生可检测的地震波、在井筒内的电磁激励器装置。
53.根据权利要求
52的井下震源，其中，所述电磁激励器装置是一个直线电磁激励器，它包括(a)一个能产生磁场的衔铁绕组;(b)一个基本上由磁性材料构成的圆筒形壳体，当所述衔铁绕组被激励时，所述壳体对由所述衔铁绕组所产生的磁场起反抗作用。
54.根据权利要求
53的井下震源，其中，所述磁性材料选自铁、铁合金、永磁材料、及这几种材料的混合体。
55.根据权利要求
54的井下震源，其中，所述永磁材料包括稀土永磁材料。
56.根据权利要求
53的井下震源，其中，所述激励器能达到超过约1000牛顿的力。
专利摘要
一种能产生超过1000牛顿地震力的井下震源。它产生用于地震探测的震波，特别可用于交叉井测井测量法和垂直地震剖面测量法。与运动传感器相配合，本发明也可作地震测井仪用。该震源包括外罩，把该震源牢固地夹持在井筒内壁上的夹持装置以及直线电磁激励器。此直线电磁激励器利用了有着超过约0.9特斯拉剩余磁场的永磁材料，例如稀土永磁材料。该震源的直径约为12.5厘米，以装在标准井筒内，激励器长约1米。
文档编号G01V1/155GK87101970SQ87101970
公开日1987年10月7日 申请日期1987年3月18日
发明者比约恩·保尔森 申请人:切夫伦研究公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan