Устройство для азимутальной ориентации сейсмоприемников в скважине Советский патент 1983 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к области геофизических исследований и предна начено для азимутальной ориентации сейсмоприемников (геофонов) в скважинах. Известно устройство азимутгшьной ориентации сейсмоприемников в вертикальных скважинах с использованием магнитного поля Земли (компаса) Однако это устройство не примени в скважинах, обсаженных металлическими трубами, или при наличии ферро магнитных материалов в горной породе, так как металлические трубы экранируют устройство от магнитного п ля земли, в результате чего оно не может выполнять свои функции. Наличие ферромагнитных материалов в гор ной породе искажает магнитное поле, в результате чего погрешность азиму тальной ориентации возрастает. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для азимутально ориентации сейсмоприемников в верти кальных скважинах с помощью гироско па, содержащее корпус и размещенные в нем гиройкоп, сейсмоприемники, блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов 2 . Однако известному устройству при сущи следующие недостатки, сужающие область его применения, а именно: при отклонении корпуса верхней части устройства, в котором установ лен гироскоп, от вертикального поло жения из-за наклона скважины или неровностей ее стенок, внешняя ось гироскопа прецессирует, электродвигатель нижней части устройства отрабатывает сигнал рассогласования и тем самым, создает ошибку азимутальной ориентации j вращающиеся части гироскопа и электродвигателя во время измерения создают дополнительные помехи, снижающие чувствительность сейсмодатчиков по параметру сигнал/шумj ограниченный ресурс работы гироскопа, необходимость его периодической проверки (например, в авиационной технике гироскоп проверяют через 25 ч работы не позволяет использовать устройство для длительного (до нескольких лет непрерывного контроля напряженного состояния горного массива постоянная необходимость в специ льных источниках питания электродвигателя гироскопа, электрической лампочки и схемы в полевых условиях , наличие помех из-за одновременной передачи по длинным кабельным линиям электрического питания и сигналов, принятых сейсмоприемниками. Целью изобретения является повышение точности ориентации и надежности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для азшчутальной ориентации сейсмоприемников в скважине, содержащее корпус и размещенные в нем гироскоп, сейсмоприемники, блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов, снабжено электромагнитной муфтой, оснащенной концентрическими электрическими контактами, причем подвижная часть муфты соединена с корпусом и ее электрические контакты связаны с блоком ком 1утации, а неподвижная часть муфты, на которой закреплены сейсмоприемники, установлена на оси .гироскопа, а ее электрические контакты связаны с сейсмоприемниками. . Конструктивное выполнение устройства позволяет фиксировать корпус сейсмоприемника относительно скважины, а сейсмоприемники относительно корпуса и тем самым обеспечивать более точную азимутальную ориентацию устройства на длительный период работы в скважине. На фиг. 1 показано схематично устройство, общий вид на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1|концентрические электр6контакты 1 Устройство для азимутальной ориентации сейсмоприемников содержит корпус 1, в нижней части которого установлен балластный груз 2 для обеспечения устойчивого вертикального положения сейсмоприемников в скважине, гироскоп 3, предназначенный для стабилизации в азимутальной плоскости положения сейсмоприемников 4, например пьезопластин. На внешней оси 5 гироскопа 3 закреплена неподвижная часть 6 электро магнитной муфты с концентрическими электрическими контактами 7, На неподвижной части 6 закреплены . сейсмоприемники 4, которые электрически соединены с концентрическими контактами 7. На внешней оси 5 гироскопа 3 закреплен ползунок 8 датчика 9 азимутального угла, предназначенного для контроля положения сейсмоприемников 4 относительно корпуса 1, В средней части 1 устанор аегн электромагнит 10, состоящий из подвижной части 11 электромагнитной муфты, пружины 12 и кат5П11ки 13. Подвижная часть 11 в нижней части имеет концентрически расположенные контакты 14, электрически соединенные с блоком 15 коммутации. Подвижная часть 11 совместно с пружиной 12 и катушкой 13 предназначена для механического соединения сейсмоприемнкков 4 с корпусом 1 и электрически с блоком 15 коммутации при любом

в азимутальной плоскости положении корпуса 1.

В верхней части корпуса 1рас положены блок 15 коммутации, датчики 16 вертикали и фигурные ребра 17, Блок 15 коммутаций предназначен для уплотнения управлякжцих и измерительных сигналов, поступающих от сейсмоприемников, в целях уменьшения количества проводов в кабеле 18. Датчик 16 вертикали релейного типа реализует функцию да-нет и предназначен для контроля вертикального положения сейсмоприемииков 4 в целях обеспечения нормального режима работы, фигурные ребра 17 совместно с балластным грузом 2 предназначены для фиксирования корпуса 1 в случаях применения устройства в наклонных скважинах, при наличии микронеровностей на стенках скважин в целях обеспечения устойчивого вертикального положения сейсмоприемников.

Устройство для азимутальной ориентации сейсмоприемника работает следующим образом.

В исходном положении, когда сёйсмоприемники обесточены, -подвижная часть 11 электромагнитной муфты под действием пружины 1Э жестко сцеплена с неподвижной частью 6, тем самым сейсмоприемники 4 механически соединены с корпусом 1. Перед спуском в скважину сейсмопр:темники подвйииваются в вертикальном положении, которое контролируется датчиком 16 вертикали, и по показаниям датчика

9 азимутального угла ориентируются в азимутальной плоскости. После чего запускается гироскоп 3 и при выходе его на номинальный режим включается электромагнит 10. Подвижная

часть 11 отходит от неподвижной части 6 электромагнитной муфты, тем самым механически разъединяет сейсмоприемники 4 от корпуса 1 и отключает их от блока 15 коммутации.

Сейсмоприемники 4 стабилизируются гироскопом 3 в выбранном азимутальном направлении вне зависимости от возможного вращения корпуса 1 вокруг своей продольной оси и при иебольших отклрнениях ее от вертикгшьного положения. На требуемой глубине сейсмоприемники фиксируются фигурными ребрами 17 относительно стенки скважины. После чего отключается электромагнит 10, подвижная часть 11 соединяется с неподвижной частью 6, образуя жесткую механическую систему, повышающую чувствительность сейсмоприемников, и электрически соединяет сейсмоприемники 4 с блоком 15 коммутации. Отключается гироскоп 3 в целях снятия помех, наводимых вращающимся ротором гироскопа, а также исключается пртребность в источнике питания гироскопа.

Использование предлагаемого устройства ПОЗВОЛИТ повысить точность ориентациг сейсмоприемнИка в рква жине по сравнению с известным и, тбм самым, повысить точность проводимых

исследований и измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ В СКВАЖИНЕ/ содержащее корпус и размещенные в нем гироскоп, сейсмоприемники, t/ блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ориентации и надежности работы устройства, оно снабжено электромагнитной муфтой, оснащенной концентрическирш электрическими контактами, причем подвижная часть муфты соединена с корпусом и ее электрические контакты связаны с блоком коммутации, а неподвижная часть муфты, на которой закреплены сейсмоприемники, установлена на оси гироскопа, а ее электрические контакты связаны с сейсмоприемниками, / СП О