Способ азимутальной ориентации сейсмоприемников многоприборного трехкомпонентного зонда в скважинах Советский патент 1983 года по МПК G01V1/40 

.Изобретение относятся к геофизическим исследованиям и сейсмическим наблкщекиям и предназначено преимущественно для ориентации сейсмоприем киков в обсаженных стальными трубам скважинах. Изйестен гироскопический способ ориентации в пространстве, основанный на .свойстве оси вращения какого либо тела (волчка) сохранять первоначально заданное направ ление. От этого направления и отсчитьгваются у лы ориентации. Для реализации гироскопического способа применяются, например, свободные трехстепенные гироскопы, сох первоначально заданное нап равление оси вращения гиромотора (гироузла), независимо от направления движения Основания гироскопа ил объекта, на KoTopqM гироскоп устан®в лен , Для ориентации сейсмоприемников в скважинах по данному способу разработаны многоприборные зонды с гироскопическими системами, содержатими трехстепенной свободный гироскоп систему слежения за ориентацией сейсмоприемников относительно наора ления оси вращения гиромотора, сист му принудительной ориентации сейсмо приемников в нужном азимуте и систе му передачи данных об ориентации сейсмоприемников на поверхность на ;Пункт управления 1. Однако использование гироскопичес ких систем ориентации сеймосприемников в скважинных зондах связано с уменьшением надежности, так как гироскоп - это электромеханическая сис тема с большим количеством элементов высокой сложности; с увеличением стоимости скважинных приборов, так как стоимость гироскопов, отвечающих техническим требованиям разрабатывае мой скважинной аппаратуры/ исчисшяет ся десятками тысяч рублей, а также со снижением производительности, свя занной с большими габаритами и значи тельной массой каждого прибора зонда диаметр 110 мм, длина 2 м, Mcicca одного прибора с присоединительной арматурой 100 кг, число приборов в зонде шесть),что приводит к необход мости разработки и эксплуатации специальньзх спускоподъемных устройство Снижение производительности связано также с затратами времени на ра;(гон и торможение гиромотороа. Известен способ ориентации в пространстве по магнитрому полю 3eNUiH, основанный на свойстве способны : к намагничиваншо тел устанавливаться своими длинными осями по касательной к магнитным силоаьгм линиям поля. Для регилизации этого способа разработаны приборы, называемые коктасами- или буссолями, главным элементом которых является, например, магнитная стрелка, имеющая свободу вращения в плоскости ориентации. Стрелка устанавливается в магнитном поле, указывая направление на полюс Земли. От этого направления и отсчитываются углы ориентации. Наиболее близким к предлагаемому является способ азимутальной ориентации сейсмЬприемников в необсаженных скважинах, заключающийся в ориентации по магнитному полю Земли 2. Устройство, реализугацее способ, содержит чувствительный к магнитному полю Земли элемент и систему слежения за ориентацией сейсмоприемников относительно направления на магнитный пол1ос Земли, определяемого чувствительным элементом. .Однако в обсаженных скважинах данные устройства не применяются, так как стальная обсадная колонна сильно экранирует земное магнитное поле. .Цель И39бретения - повышение надежности и точности ориентации. . сейсмоприемников в скважинах, обсаженных стальными трубами. Указанная цель достигается тем, что согласно способу азимутальной ориентации сейсмоприемников многоприборного трехкомпонентного зонда в ; сква хинах, заключающемуся в ориентации по магнитному полю, ориентацию сейсмоприемников зонда осуществляют по предварительно созданному асимметричному магнитному полю. , Способ осуществляется с помощью (устройства, представляющего собой многоприборный ориентируемый зонд, включающий систему передачи угла ори-ентации сейсмоприемников от прибора к прибору,например,по поляризованному лучу света и состоящий не менее чем из двух соеди«енных кабелем приборов,каждый из которьк содержит охранный кожух с прижимным центрирующим устройством,контейнер с сейсмоприемниками и систему дистанционной.передачи сейсмических данных и угла ориентации на цоверхность. При этом один из приборов зонда содержит чувствительный к магнитному полю элемент, например магнитную стрелку, а другой - устройство для создания внутри обсадной колонны асимметричного магнитного поля, например, контактирующую со стенкой скважины магнитную головку. Способ можно осуществить и посредством мнргоприборного зонда с фиксированной взаимной ориентацией приборов , когда приборы меяаду собой соединены металлорукавом так, что разворот одного прибора вызовет разворот другого на такой же угол в азимутальной плоскости. Способ заключается в том, что при движении зонда вдоль ствола скважины создают асимметричное магнитное поле а при помощи устройства ориентации по магнитному полю определяют азимутальную ориентацию сейсмоприемников относительно вектора наведенного поля. Азимутальное направление вектора определяют на каждой точке наблюдения путем суммирования угла азимутальной .ориентации сейсмоприемников на верхней точке наблкщенкя (на уст скважины) и углов расхождения между азимутальными направлениями векторов определенных посредством устройства ориентации по магнитному полю на пройденных точках наблюдения, т.е. p, Ч-f/ где Cf, - угол истинной азимутальной ориентации сейсмоприемников зонда на устье скважины, определяемый инструментальным путем, например, при по мощи буссоли и теодолита; (fp - угол истинной азимутальной ориентации на ir-й точке наб людения; разность углов ориентации, регистрируемая чувствительным элементом на i-й и i-1-й точках наблюдения i - номер точки наблюдения. Асимметричное или неоднородное магнитное поле наводится внутри обсадной колонны посредством магнитной головки, создающей при пропускании через нее постоянного электрического тока магнитное.поле, взаимодействующее с обсадной колонной, и наводя щей в ней остаточное -(сохраняющееся после выключения тока в магнитной головке) магнитное поле .(в однородном магнитном поле величина вектора поля во всех направлениях одинакова поэтому в таком поле ориентация невозможна) . Асимметричное магнитное поле внутри обсадной колонны можно создать двумя способами: бесконтактным и контактным, причем поле может быть сплошным, непрерывным вдоль всего ствола скважины или прерывистым, дискретным - только на точках наблюдения. Бесконтактным способом асимметрич ное магнитное поле можно навести внутри рбсалки посредством магнитной головки,,установленной внутри сква.жинного прибора с немагнитным кожухом. При этом конфигурация поля, генерируемая магнитной головкой, такова, что направление вектора наводимо го поля относительно кожуха прибора в котором установлена магнитная головка, определено заранее. в данном примере предполагается, что колонна намагничена дискретно только на точках наблюдения. При этом на стенке скважины контактным способом наносится магнитная метка. Ориентацию сейсмоприемников зонда можно определять как одновременно с намагничиванием обсадной колонны, так и раздельно, т.е. сначала намагнитить обсадную колонну скважины на всю глубину, а затем при повторном ходе ориентировать сейсмоприемники и производить геофизические наблюдения. Способ реализуется с помощью устройства, содержащего чувствительный . элемент (например, магнитную стрелку, имеюцую свободу вращения в азимутальной плоскости), ориентируквдийся в направлении вектора наведенного магнитного поля. При помощи системы слежения снимается значение угла ориентации чувствительного элемента относительно охранного кожуха и передается посредством дистанционной .системы передачи данных на поверхность.... Повторные работыв скважине можно проводить зондом, содержащим только устройство ориентации по ранее наведенному внутри стальной обсадки магнитному полю, привязка экстремальных значений которого по глубине и азимуту осуществлена ранее при работе по предлагаемому способу. Это возможно, поскольку наведенное поле сохраняется практически без изменения в течение длительного времени. На чертеже показан зонд. Зонд состоит из приборов 1 и 2, соединенных кабелем 3, и оснащен системой передачи угла ориентации сейсмоприемников от прЯИбора к прибору по поляризо ванному лучу света, которая включает в себя источник 4 поляризован ого света, световод 5 и приемник 6 поляризованного света. В каждом приборе размещены сейсмоприемники 7 и система 8 дистанционной передачи сейсмических данных и угла ориентации сейсмоприемников на поJBepxHocTb. В приборе 2 устйновлена магнитная головка 9, состоящая-иэ. разомкнутого кольцевого ферромагнитного сердечника с катушкой из электропровода, а в приборе 1 - чувствительный к магнитному полю элемент 10, например магнитная стрелка - устройство ориентации по наведенному магнитному полю. Порядок работы с зондом по предлаг:аемому способу след Иодий. Зонд устанавливают на первой верхней базе наблюдения и прижимают все приборы к стенке скважины; ориентируют прибор 1 по сторонам света инструментально (при помощи, например, буссоли и теодолита) и определяют

СПОСОБ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ МНОГОПРИБОРНОГО ТРЕХКОМПОНБНТНОГО ЗОНДА В СКВАЖИНАХ, заключающийся в ориентации по магнитному полю, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности ориентации сейсмоприемников в скважинах, обсаженных стальными трубами, ориентацию сейсмоприемников зонда осуществляют по предварительно созданному асимметричному магнитному полю. , СП 4; ел 00 ч|