Способ и устройство для проверки идентичности сейсмоприемников Советский патент 1977 года по МПК G01V1/16 

СПОСОБ ПРОВЕРКИ ИДЕНТИЧНОСТИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ И УСТРОЙСТВО для ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области сейсмической разведки. Более узкой областью его применения является скважинная сейсморазведка.

Для изучения поляризации упругих колебаний в пространстве и для раздельной регистрации волн разных классов применяют сейсмоприемники, расположенные ортогонально друг к другу в виде трехкомпонентной расстановки. В наземных и скважинных исследованиях наиболее часто применяют трехкомпонентную расстановку, содержащую два горизонтальных сейсмоприем ника и один вертикальный (X - Y - 2 расстановка). В скважинных исследованиях значительное растхространение получили также симметричные трехкомпонентные расстановки, в которых каждьй из ортогональных друг другу сейсмоприемников одинаково наклонен к горизонтальной плоскости (под углом 35 20 ).

Без надежных сведений о степени идентичности сейсмотфиемников, составленных в виде трехкомпонентной расстановки, совершенно невозможно достаточно точно

определить пространственную ориентировку вектора упругих колебаний исследуемой волны, а также сопоставлять динамические характеристики волновых полей, наблюдаемых на каждой из компонент.

Известен способ проверки идентичности вертикальных сейсмоприемников, в котором их устанавливают на вибрационной платформе, ,воздействуют на эту платформу вертикально направленной силой по регистрируемым электрическим колебаниям, возникающим при этом в проверяемых сейсмоприемниках, судят об их идентичности 1

Известен способ проверки идентичности горизонтальньгх: сейсмоприемников, в котором каждый из них поочередно устанавливают на специальную платформу в горизонтальное положение, воздействуют на сейсмоприемник горизонтально направленной силой и сопоставляют зарегистрированные при этом электрические колебания 2J.

Этими способами, основанными на раздельном исследовании сейсмоприемников, различно ориентированных в пространстве, трудно обеспечить требуемые сведения

о соотношениях их амплитудных, фазовых и частотньрс характеристиках. Кроме того, раздельная проверка вертикальных и горизонтальных сейсмоприемников при помощи существующих вибрационных платформ является трудоемкой и занимает много времени.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ, в котором проверяемые на идентичность сей- смоприемники устанавливают ортогонально друг к другу, жестко скрепляя их с единым основанием в виде трехкомпонентной растановки 3, В данном способе трехкомпонентная расстановка устанавливается внут ри скважинного прибора симметрично отностельно его вертикальной оси так, что кажд из сейсмоприемников наклонен к горизонталной плоскости под углом 35 2О ( симметричная расстановка). Контроль за идентичностью и чувствительностью каналов осуществляют в данном способе по записям первых продольных волн, приходящих к зонду по вертикальному направлению.

Недостатки этого способа состоят в еле дующем:

а)он неприменим для проверки идентичности трехкомпонентной расстановки , содержащей две горизонтальные компоненты

б)приходящая в первые вступления вол- на из-за интерференционных эффектов може оказаться поляризованной нелинейно, что приведет к неверному выводу о невдентичности проверяемых сейсмоприемников;

в)регистрация каждым из сейсмоприем- НИКОВ прямой волны, а не единичного механического импульса, не позволяет сопоставлять фазовые и частотнью характеристики сейсмоприемников в широком частотном диапазоне.

Целью изобретения является повышение эффективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что к точке основания, расположенной на оси его симметрии, составляющей одинаковый угол с осью каждого из сейсмоприемни- ков, прикрепляют эталонный источник механических колебаний, устанавливают ось симметрии основания в положение, обеспечивающее одинаковое пространственное расположение сейсмоприемников при контроле и последующей их работе, например, при горизонтальном расположении двух компонент, и воздействуют источником колебаний на основание в направлении

оси его симметрии.

Известно устройство 1J , предназначенное для проверки идентичности вертикальньк сейсмоприемников, вьшолненное в виде виброплатформы. С помощью это-

|го устройства производят оценку параметров сейсмоприемников по их электрической реакции на механический импульс. Известно также -устройство 2j , выполненное в виде вибратора, создающего горизонтальна поляризовакмые колебания. Это устройство предназначено только для проверки горизонтальных сейсмоприем

НИКОВ.

Прототипом предлагаемого устройства является трехкомпонентная расстановка из ортогонально расположенных сейсмоприем- НИКОВ, жестко скрепленных с единым основанием, и источник механических колебан

З. Контроль параметров сейсмоприем НИКОВ в этой расстановке осуществляют путем размещения их в наклонном положении параллельно друг другу в одной плоскости. Устройство непригодно для проверки трехкомпонентной расстановки, содержащей горизонтальные сейсмоприемники, так как последние в наклонном положении обычно неработоспособны.

Предлагаемое устройство для проверки идентичности сейсмоприемников в трехкомпонентной расстановке лишено недостатков известных устройств, потому что в качестве источника механических колебаний оно содержит электромагнит с якорем, жестко соединенным с основанием посредством щтока и расположенным в пространстве так, чтобы его воздействие было направлено по оси симметрии основания.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Оно содержит сейсмоприемники 1, 2 и 3, ортогонально расположенные друг к другу; основание 4, жестко соединенное со штоком 5 и якррем 6 электромагнита 7; полый кожух 8; мембраны 9.

Направление оси штока 5 составляет одинаковый угол а(/ с осью каждого из сейсмоприемников, равный 54 4О. Если испытывается на идентичность расстановки , как это изображено на чертеже, то угол щтока 5 с горизонтальной плоскостью составляет 35°2О. Для перевода трехкомпонентной расстановки в положение, симметричное относительно вертикальной оси, достаточно кожух 8 повернуть так, чтобы вместо плоскости. 1О в горизонтальном положении оказалась плоскость 11, Б результате чего шток 5 устанавливается вертикально. Необходимо подчеркнуть, что в наклонное положение (в виде симметричной трехкомпонентной расстановки) можно устанавливать далеко не многие типы существующих сейсмопремников: низкочастотные вертикальные и горизонтальные сейсмоприемншси в накЛОННОМ положении, как правило, не работают. Электромагнит 7 жестко крепится к кожуху 8, который может устанавливаться на специальные демпферы. Необходимо в кожухе 8 не является обязательной: электромагнит 7 в требуемом положении можно жестко крепить к любому другому основанию. При этом целесообразно обеспечить известными способами вьшедение частоты собственных колебаний всего изо раженного на рисунке устройства (в сборе) за пределы требуемого диапазона час тот проверяемых сейсмоприемников. Прц подаче электрического тока в обмотку электромагнита 7 якорь 6 притягивается к нему, одновременно сообщая через шток 5 механический импульс- сей- смоприемника 1, 2 и 3. При этом каждый из них вместе с основанием 4 смеща ется на одинаковое расстояние, т. к. движ ние якоря направлено вдоль оси симметрии исследуемой трехкомпонентной расста новки. Величину перемещения можно регу лировать путем изменения относительного расположения магнита и якоря в исходном (обесточенном) состоянии. Выключение тока в обмотке электромагнита 7 так же приводит к возникновению механического импульса под действием упругости мембран 9. Кратковременный механический импуль передающийся основанию 4, приводит к формированию в электрической цепи каждого из сейсмоприемников электрического сигнала, которьш можно осциллографировать. Сопоставление этих одновременно регистрируемых сигналов, а также их спе тров, полностью решает задачу оценки степени идентичности каналов, содержащий ортогонально расположенные сейсмоприемники. В процессе проверки сейсмоприемников предлагаемое устройство довольно легко обеспечивает многократность и воспроизв димость опытов по контролю идентичности проверяемьк сейсмоприемников. Для это- того необходимо лишь всякий раз контролировать величину тока, подаваемого в эл тромагнит. При установке в предлагаемом устройстве в качестве якоря 6 постоянного маг нита появляется возмЪжность регистрировать сейсмоприемниками 1, 2 и 3 знакопеременные механичес5 ие колебания осно вания 4, вызванные подачей в катушку эл тромагнита не кратковременных импульсов, а переменного напряжения. Легко видеть, что жесткое крепление к штоку 5 вме,сто основания 4 контейнера с сейсмоприемниками, помещенного в корпус скважинного прибора, также обеспечит одновременную проверку сейсмоприемников предлагаемым способом. Это может существенно упростить методику контроля идентичности сейсмоприемников перед спуском зонда в скважину и после его извлечения на поверхность. Формула изобретения 1.Способ проверки идентичности сейсмоприемников, расположенных ортогонально друг другу и жестко скрепленных с единым основанием в виде, например, трехкомпонентной расстановки, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности и сокращения времени измерений, к точке основания, расположенной на оси его симметрии, «составляющей одинаковый угол с осью каждого сейсмоприемника, прикрепляют эталонный источник механических колебаний, устанавливают ось симметрии основания в положение, обеспечивающее одинаковое пространственное расположение сейсмоприемников при контроле и последующей их работе, например, при горизонтальном расположении двух компонент, и воздействуют источником колебаний на основание в направлении оси его симметрии. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее основание для жесткого крепления сейсмоприемников ортогонально другдругу и источник механических колебаний, отличающееся тем, что, источник механических колебаний вьшолнен в виде электромагнита с якорем, жестко соединенным с основанием посредством штока и расположенным в пространстве так, чтобы его воздействие было направлено по оси симметрии основания. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Справочник геофизика, т. 1У, Недра, 1966, стр. 233. 2.Г. В. Береза Устройство для исследования горизонтальных сейсмоприемников. Разведочная геофизика, вьш. 38, М., 197О, стр. 39-42. 3.Е. И. Гальперин Вертикальное сейсмическое профилирование, Недра , 1971, стр. 1ОО (прототип).