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

lUlii: iluiL V jLLliJ:

ел

00

о

00

со Изобретение относится к сейсмическим исследованиям и предназначено для получения ориентированных в пространстве сейсмических записей в скважинах.По основному авт. св. 920605 известно устройство для ориентации в сюзажине сейсмоприемников много точечного ориентируемого скважинного трехкомпонентного зонда, содержащее гироскоп, на внутренней рамке которого закреплен датчик гироскопа усилитель блок сейсмоприемников, жестко связанный с наружной рамкой гироскопа и помещенный в контейнер, ось вращения которого связана с ротором датчика угол-код, другой конец которого через редуктор сое:динен с исполнительным двигателем, блок определения и преобразования рассогласования и двунаправленный ключ, при этом датчик угол-код соединен с блоком определения и преобр зования рассогласования, выходы которого соединены с первой парой входов двунаправленного ключа, вторая пара входов которого соединена с выходами усилителя, вход последнего подключен к датчику гироскопа, два выхода двунаправленного ключа соединены с исполнительным двигателем. Перед спуском в скважину скважин ный прибор по метке на охранном кожухе ориентируется на устье скважины в направлении Север-Юг, которое считается нулевой точкой отсчета азимута. Затем на пульте управл ния скважинными прибором устанавлив ется нулевое значение угла поворота относительно нулевой точки отсче та азимута. Таким образом, контейне с сейсмоприемниками сориентирован в направлении Север-Юг. После разгона гиррмотора и включения электрома нита арретира внутренние .рамки гиро скопа освобождаются от фиксаторов арретирующего механизма, гироскоп становится свободным, и система-С ориентации входит в режим слежения. При спуске в скважину скважинный Прибор начинает вращаться. Одновременно начинает поворачиваться контейнер с сейсмоприёмниками, но сигнал рассогласования с выхода датчика гироскопа воздействует на исполнительный двигатель, который повора чивает контейнер с сейсмоприемииками в направлении, противоположном вращению корпуса скважинного прибора до тех пор, пока сигнал рассогла сования с датчика гироскопа не умен шится, а система не войдет в зону нечувствительности. Таким образом, контейнер с сейсмоприёмниками удерживается в направлении Север-Юг РЗ Однако механическая, система передачи, которая связывает исполнительный двигатель через редуктор с контейнером с сейсмоприёмниками, как и всякая механическая, в частности зубчатая система передачи, имеет люфт, угол которого больше зоны нечувствительности датчика гироскопа. Поэтому, когда исполнитель-ный двигатель возвращает контейнер с сейсмоприемниксц ш в нулевое положение, контейнер по инерции вледст вие наличия люфта проскакивает зону нечувствительности датчика гироскопа и с выхода датчика гироскопа появ ляется сигнал рассогласования обратной полярности, который,, воздействуя на исполнительный двигатель, поворачивает контейнер в обратную сторону. Таким образом, контейнер с сейсмоприёмниками и жестко связанный с ним гироскоп coBepmaibT постоянные колебательные движения относительно нулевой точки отсчета азимута. Кроме того, отрицательное дей« ствие механического люфта сказывае1 ся и при принудительной ориентации блока сейсмоприемников, когда гироскоп заарретирован. Если необходимо повернуть блок сейсмоприемников на 300°, то по инерции, за счет люфта, блок сейсмоприемников проходит нулевую точку отсчета азимута, и коды с датчика угол- код не будут равны заданным пропорциональным углу 300 кодам, и блок с сейсмоприёмниками начнет снова поворачиваться до того момента, пока Коды сравняются, система входит в неуправляекый режим. Опыт работы с макетом многоточечного ориентируемого скважинного трехкомпонентного .зонда МОСТ показываел:., что при таком способе слежения угла в процессе работы люфт увеличивается, сильнее изнашиваются механические узлы системы ориентации (т.е. редуктор, гироскоп, электромотор, подшипники), вследствие чего увеличивается потребляемая мощность, снижается точность, увеличивается уровень помех, вызванных постоянными переключениями в питающих цепях. , Цель изобретения - повышение надежности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ориентации сейсмоприемников в скважине старший разряд датчикаугол - код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования через схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которой дополнительно соединен с одним из выходов блока определения и преобразования рассогласования, а к выходам усилителя подключены два компаратора, стробирующие входы которых одновременно соединены с электромагнитом арретира и каротажным кабелем, а выходы - через триггер с двунаправленньам ключом. На чертеже изображена схема устройства для ориентации сейсмоприемников в скважине. Устройство содержит гироскоп 1, на внутренней рамке которого, вращающейся в азимутальной плоскости, закреплён датчик- 2 гироскопа. Токосъёмники датчика 2 гироскопа закреплены на корпусе гироскопа li внутренние рамки которого застопорены с помощью фиксаторов арретирую щего механизма, приводимых в действие электвомагнитом. Наружная рамка корпус) гироскопа 1 жестко связана с блоком 3 сейсмоприемников, содержащим три ортогонально располо женных сейсмоприемника X. У, 2г Бл 3сейсмоприемников установлен в контейнер, ось вращения которого связана с одним концом ротора датчи ка 4 угол - код, другой конец ротор через редуктор 5 соединен с исполнительным двигателем 6, датчик 2 гироскопа соединен с исполнительным двигателем 6 через усилитель 7 и дв направленный ключ 8, другие входы которого соединены с выходом датчик 4угол - код через блок 9 определения и преобразования рассогласовани последний может содержать три цифро вые компаратора 10 (СС1), 11 (СС2). 12 (СС31) , арифметическое логическое устройство(АЛУ) 13 и цифроаналоговы преобразователь (ЦАП) 14, соедине ные с выходом датчика 4 угол - код и картотажным кабелем, через логические схемы И 15, ИЛИ 16 и 17, НЕ 18 и 19 и ключ 20 - с двунаправленным ключом 8. Старший разряд датчик 4 угол - код дополнительно соединен с блоком 9 определения и преобразов ния рассогласования через схему ИСКЛЮЧАЙТЕ ИЛИ 21, другой вход кот рой, дополнительно соединен с одним из выходов блока 9 определения и преобразования рассогласования. К выхода м усилителя 7 подключены вход {компараторов 22 и 23, стробируюьщё входы которых соединены с электрома нитом арретира гироскопа 1 и карота ньпм кабелем, а выходы - с входами триггера 24, выход которого соедине с управлякчдим входом двунаправленного ключа 8. Устройство работает следующим .Образом.V При предварительной регулировке устройства (например, в процессе изготовления) определяют максимсшьно возможное напряжение рассогласования на выходе усилителя 7, пОявля щееся при повороте гироскопа на уго равный +3,0°, и устанавливаю на входах компаратора 22 опорные на пряжения О Of,, ни 0„2 , равные ему по амплитуде, но .противоположной поляр ности. Перед спуском скважинный прибор ориентируют в направлении СеверЮг, включают систему ориентации, определяют нулевую точку отсчета азимута и на пульте управления устанавливают нулевое значение угла поворота. При этом гироскоп зааррети рован и начальной установкой с выхода компаратора 22 триггер 24 запрещает подачу через двунаправленный ключ 8 на исполнительный двигатель б напряжения рассогласования с датчика 2 гироскопа через усилитель 7 мощности. После разгона гиромотора и включения электромагнита арретира внутренние рамки гироскопа 1 освобождают 1СЯ от фиксаторов арретирукадего механизма и гироскоп 1 приобретает три степени свободы, т.е. становится свободным. Ось вращения гиромотора за счет кинематического момента сохраняет свою ориентацию в пространстве неизменной, и ее направление становится начальной точкой отсчета азимута. При спуске скважинный прибор, а вместе с ним гироскоп 1 и блок 3 сейсмоприемников начинают поворачи ваться. Напряжение рассогласования с выхода усилителя 7 мощности возрастает до тех пор, пока не станет равнымОол илиЦоп-г в зависимости от того, в какую сторону вращается гироскоп 1 с блоком 3 сейсмоприемников. Как только напряжение рассогласования станет равным Одному из опорных напряжений, компаратор 22 Останавливает триггер 24 в другое (наример, единичное) состояние и потенциал с выхода триггера 24 разрешит подачу напряжения рассогласования с усилителя 7 через двунаправленный ключ В на исполнительный двигатель 6. Сигнал рассогласования дает возможность поворачивать исполнительный двигатель 6 до Тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю. Тогда выходное напряжение с компаратора 23 через триггер 24 запретит прохождение напряжения рассогласования на исполнительный двигатель 6, и гироскоп 1 с блоком 3 сейсмопркемнкков будут снова поворачиваться до тех пор, пока напряжение рассогласования с усилителя 7 мошности снова не станет равным одно-. у из опорных, напряжений.и от иНоп Таким образом, вместо постоянных совершаеквлс колебательных движений контейнер с сейсмоприемниками и жестко связанный с ним гироскоп будут совершать односторонние довороты до нулевого положения только в моменты, когда напряжение рассогласования на выходе усилителя 7 достигает максимального значения. Принудительная ориентация блока , 3 сейсмоприемников осуществляется с

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ / СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ В СКВАЖИНЕ ПО авт. св. 920605, о т л и ча ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства-, старший разряд датчика угол-код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования через -схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которой дополнительно соединен с одним из выходов блока определения и преобразования рассогласования, а к выходам усилителя подключены два компаратора, стробирующие входы которых соединены с электромагнитом арре;гира гироскопа и каротажным кабелем, а выходы - через триггер с двунаправленным ключом.