Трехкомпонентное сейсмокаротажное устройство Советский патент 1985 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к геофизической аппаратуре, применяемой при сейсмическом каротаже необсаженных буровых скважин трехкомпонентными установками сейсмоприемников, и может использоваться для трехкомпонентной регистрации сейсмических сигналов: продольных, поперечных и обменных волн с учетом их азимута подхода к точке наблюдения.

Основной технической задачей в проведении трехкомпонентного сейсмокаротажа является сохранение первоначально заданного азимута осей чувствительности двух взаимно перпендикулярных горизонтальных сейсмоприемников. Как правило, сейсмоприемники с осью максимальной чувствительности, совпадающей с направлением север-юг называют Х-компонентной, с направлением запад-восток -. У-компонентной. Сейсмоприемник с вертикально расположенной осью максимальной чувствительности называют Z-компонентной.

Известен ряд устройств, позволяющих получить трехкомпонентную сейсмическую запись в скважине как без сохранения, так и с сохранением направлений ориентации осей максимальных чувствительностей сейсмоприемников.

В известном устройстве для ориентации сейсмоприемников в скважине применен компас инклинометра, с помощью которого на поверхность выдается азимут расположения осей Х- и У-компонент. При каждом передвижении по стволу скважин горизонтальные приборы занимают новый произвольный азимут 1.

Недостатком данного устройства является то, что полученные сейсмические материалы в нуж.ный азимут пересчитываются теоретически.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором сейсмоприемники размещены во вращающемся стакане, жестко связанном с гироскопом. Гироскоп и стакан соединены с охранным кожухом через подщипники. Перед спуском в скважину гироскоп раскручивается и его центростремительные силы удерживают стакан с горизонтальными сейсмоприемниками в заданном на поверхности направлении. После спуска до заданной глубины прижимное устройство прикрепляет охранный кожух к стенке скважины, а стакан с сейсмоприемником и гироскопом притормаживается к охранному кожуху. После этой операции гироскоп выключается. Перед следующим передвижением прибора запускается гироскоп, отключается тормоз стакана и прижим охранного кожуха. Начинается следующий цикл перемещения глубинного прибора 2.

Недостатка.ми известного устройства являются сложность его конструкции, больщой диаметр (100 и более мм) и воз.можные сдвиги закрепленного прижимом прибора ввиду большого числа остановок и пусков устройства. Кроме того, натяжное и провисание кабеля длиной до 5 и более 5 5 км могут сдвигать устройство в момент его остановки. Новый запуск будет проведен в другом азимуте, причем погрещность в азимуте невозможно исправить до подъема прибора наверх.

Q Цель изобретения - повыщение точности ориентации сейсмоприемников за счет сохранения постоянства ориентации осей чувствительности горизонтальных сейсмоприемников в трехкомпонентном каротажном приборе и упрощение его конструкции.

5 Для достижения цели охранный корпус содержит несколько пар сейсмоприемников и кoмпac ocи чувствительности сейсмоприемников расположены по окружности через равные промежутки, обмотки катущек сейQ смоприемников подключены к контактам на лимбе компаса, а стрелка компаса снабжена контактами на концах.

В связи с тем, что горизонтальные сейсмоприемники обеспечивают прием сигналов с двух противоположных направлений,

5 отличающихся только полярностью сигнала выходного напряжения, в устройстве применены лишь половина горизонтальных сейсмоприемников, включаемых в цепь каротажного кабеля стрелкой магнитного компаса.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема глубинной и наземной частей предлагаемого устройства; на фиг. 2 - компас глубинного прибора; на фиг. 3 - глубинный снаряд.

5 Глубинная часть содержит стрелку 1 ко.мпаса с закрепленными на ней контактами 2 и 3, диодом 4, сопротивлением 5, которая расположена над платой б с контактами 7, размещенными через десять граду„ сов. 0

К каждому контакту 7 припаяны выводы соответствующих обмоток сейсмоприемников 8-25. Обмотка реле 26 включена на жилы 27 и 28 кабеля. Обмотка вертикаль5 него сейсмоприемника 29 включена на жилы 28 и 30. На жилы 31-34 кабеля включены дугообразные контакты 35-38. В наземной части содержатся переключатели 39-43. С плат 39 и 40 снимается сигнал глубинного сейсмоприемника Х-компоненты, с плат 41 и 42 - сигнал У-компоненты. Обмотка сейсмоприемника Z-KOMпоненты включается на вход Z без переключений. Переключатель 44 переключает высокочастотный сигнал ШОО-1500 Гц, снимаемый с обмотки трансформатора 45, и подводит напряжение к прибору 46 постоянного тока. Кнопка 47 соединяет цепь в мо мент контроля.

Магнитная стрелка 1 (фиг. 2) вращается на конусе стержня 48 реле 26, острый конец которого упирается в агатовый подшипник 49. Якорь 50 реле 26 опускается силой магнитного поля реле 26, а возврат системы в первоначальное положение проводится с помощью пружины 51.

Пружина 52 создает надежную цепь массы компаса. Основание 53 держит контактную плату 6 и является корпусом электромагнита. Основание 54 стрелки 1 дает возможность стержню прижать стрелку к контактам платы.

Компас размещен в отсеке 55, в отсеке 56 размещены сейсмоприемники. Охранный кожух 57 содержит прижимное устройство 58 любого типа.

Устройство работает следующим образом.

После остановки и закрепления глубинного прибора проводится включение схемы глубинной части прибора. В .момент включения реле 26 стрелка компаса 1 мгновенно прижимается к контактной плате 6, что вызывает замыкание диаметрально противоположных контактов 7 на соответствующие контактные дуги 35-38. В этом случае включаются цепи двух горизонтальных сейсмоприемников, оси чувствительности которых направлены под углом 90° одна к другой. Направление одной из этих осей соответствует направлению магнитной стрелки С-Ю. Таким образом сейсмоприемник, совпадающий с направлением С-Ю, будет называться прибором Х-компоненты, а другой, ось которого направлена на 90° (В-3) от оси Х-компоненты, прибором У-компоненты.

Сейсмоприемник Z-компоненты 29 включен без коммутации.

Следующим этапом проводится определение полярности включе ния сейсмоприемников Х- и У-компонент к входам X и У усилителя. Ввиду вращения глубинных приборов в момент спуско-подъемных операций практически любой прибор из восемнадцати может выполнять роль регистратора Х- и У-компонент, а в связи с тем, что число приборов в два раза меньше, то необходимо определить не только принадлежность

сейсмоприемника к той или иной компоненте, но и правильность подключения его полярности. Для этой цели на контакте-замыкателе 2 северного конца стрелки устанавливают кремниевый диод с сопротивлением 5, подключаемые параллельно к обмотке сейсмоприемника. Определение точки подключения сейсмоприемника Х-компоненты проводится поочередной подачей через переключатель 44 и кнопку 47 в цепь кабеля

- переменного тока, снимаемого с трансформатора 45. В это.м случае, когда в одной из четырех жил 31-34 появится постоянный ток, отмечаемый прибором 46 постоянного тока, можно быть уверенным в том, что

5 найдена жила кабеля с подключенным прибором Х-компоненты. Появление постоянного тока обязано работе диода 4, вк пюченного в эту цепь. При отпускании кнопки 47 переменный ток прерывается. Правильное подключение полярности сейсмоприемников

Х- и У-компонент на входы усилителей установлено автоматически.

Ко.мпас-переключатель работает следующим образом (фиг. 2).

В момент включения реле 26 якорь 50,

5 преодолевая силу пружины 5.1, захватывает стержнем 48 основание 54 и прижимает стрелку 1 компаса к плате 6. Пружинные контакты 2 и 3, прикрепленные к стрелке 1, одновременно замыкают контакты 7-36 и 7-38 или 7-35 и 7-37. В момент при0 жи.ма якорь 50 замыкается на корпус пружиной 52, что создает надежный контакт стрелки 1 с жилой 27 кабеля. Стрелка 1 в момент выключения реле 26 свободно вращается на конусе стержня 48 и агато вого подшипника 49.

Основным преимуществом устройства является отсутствие гиромоторов. Допустимая ошибка в азимуте , где Д- число градусов между двумя приборами. Ошибка .может быть исправлена путем повторного

О выключения реле 26 и более точного нахождения азимута стрелкой 1. Учитывая, что глубина скважин 8 -10 км и диаметр их глубинной части не превышает 75-80 мм, устройства предлагаемой конструкции создадут условия для их изучения.

1133572

49 1 54

/ 7 /

rxxxx y

/

7

Фиг. 2

ТРЕХКОМПОНЕНТНОЕ СЕЙСМОКАРОТАЖНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее охранный корпус с размещенными в нем взаимно перпендикулярными горизонтальными сейсмоприемниками, оси чувствительности которых ориентированы в горизонтальной плоскости, отличающееся тем, что с целью повыщения точности ориентации сейсмоприемников и упрощения конструкции устройства, охранный корпус содержит несколько пар сейсмоприемников и компас, оси чувствительности сейсмоприемников расположены по окружности через равные промежутки, обмотки катущек сейсмоприемников подключены к контактам на лимбе компаса, а стрелка компаса снабжена контактами на концах. (Л оо 00 сд to