Устройство для ориентиации сква-жиННОгО зОНдА Советский патент 1981 года по МПК G01V1/52 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ СКВА:ЖИННОГО ЗОНДА

Изобретение относится к сейсмическим исспедованиям и предназначено ппя ориентации сейсмоприемников в скважинах. Известны устройства для ориентации сейсмоприемников в скважинах, основанные на использовании магнитного поля Земпи, данных инкт нометрии скважины и гидроскопов. Скважинные приборы, в которых ориентация сейсмоприемников осутдествляется по магнитному полю Земпи, могут работать только в необсаженных скважинах, так как обсадная колонна сильно экранирует магнитное поле Земпи Ql, Г21, Сз} и Г4. Однако Скважинные приборы, основанные на использовании данных Инклиномет- рии, могут работать только в наклонных скважинах. При малых углах наклона точность ориентации резко падает, Испопьзо- вание гироскошгческой системы ориентации сейсмоприемников сршзано с уменьшением надежности, так как гироскоп - это механическая систомл с большим количест вом элементов высокой сложности, с увеличением стоимости работ, малогабаритные гироскопы малой точности имеют стоимость порядка тысяч и высокой точнрстидесятков тысяч рублей со снижением произвоаительности, связанной с затратами времени на разгон и торможение гиромотора. Известна также конструкция многопрй- борного трехкомлонентного зонда, в котором гироскопическую систему имеет только один из приборов, а дальнейшая ориентация между приборами осуществляется оптическим способом. Прибор зонда, имеющий гироскопическую стабилизацию угла в азимутальной плоскости, дополнительно оснащен источником поляризованного света, а каждый из остальных приборов зонда содержит на OJVном конце в контейнере с сейсмоприемниками источник поляризованного света, а на другом - приемник, выход которого связан со входом системы слежения, при этом торцы скважинных приборов снабже- ны прозрачными окнами. Ипя повышения точностн ориентации при работе в мутньпс буровых растворах скважинные приборы от окна к окну соеоинены межоу собой герметичной гибкой трубой из резины, заполненной прозрачной жидкостью TsJ. Недостатком этого устройства является испопьзова1ше сложной, дорогостоящей гироскопической системы ориентации сейс- моприемников и низкая точность ориентации, так как применяемые в настоящее время гироскопы имеют собственный дрейф град/ч, что не отвечает тех ническим условиям при разработке геофизической аппаратуры, предназначенной для получения ориентированных сейсмических записей. Цель изобретения - повышение точности ориентации скважинного зонда, упрсяцение его конструкции и уменьшение стоймости, увеличение производительности ра- бот. Поставленная цепь достигается тем, что устройство, включающее в себя зонд, состоящий из двух или более приборов, соединенных кабелем и обеспеченных прижимными устройствами, контейнеры с сейсмоприемниками и оптическую систему ориентации между приборами с источниками и приемниками поляризованного света, дополнительно содержит механический ори ентатор, состо5Пций из двух приборов, соединенных ориентирующей их в одном направлении металлической штангой, жестко связанной с нижним, прибором и свободно проходящей через верхний прибор, при этом последний имеет на торцах конические направляющие, совпадающие по гео метрии образующих с направляющими на концах штанги, нижний прибор оснащен источником поляризованного света, а верхний прибор имеет отдельный кабель, ответвляющийся от основного, устройство для его смотки и двигатель с приводом для передвижения прибора по . Приборы ориентатора снабжены прижимными устройства, центрирующими их относительно стеки скважины, чтрбы, в случае каротажа искривленных скважин, штанга не касалась стенки. Верхний прибор имеет отдельный кабель, ответвляв, щийся от главного, устройство для его смотки и двигатель с приводом, позволяющим прибору двигаться по щтанге. ,..- Первой ача-пьно задан1Е1ый на устье сква жнны ,угоп ориентации сейсмоприемников передается как по эстафете от первого (верхнего) прибора ко второму {здесь пе редачу угла реализует ориентатор, т.е. механическая система, включающая в себя два верхних прибора зонда, несодержащие сейсмоприемников, так как соеДинещ.1 щтангой и поэтому имеют сильную акустическую связь, и источник поляризованного света), от второго к третьему, и т.д. где передачу угла от прибора к прибору реализует оптическая система, содержащая источники и приемники поляризованного света. При передвижении на следующую точку наблюдения угол ориентации сохраняет второй прибор ориентатора, так как он прижат к стенке скважины, а первый прибор скользит по щтанге под действием приводящего его в движение двигателя, доходит до второго прибора и прижимается к стенке скважины. Штанга в поперечном сечении может иметь форму квадрата, как и сечение продольного отверстия первого прибора, который посажен на штангу. Пока первый прибор движется штанга не имеет возможности развернуться в азимутальной плоскости, так как она жестко связана со вторым прибором ориентатора, который прижат к стенке скважины. В СВЯЗИ с применением механической системы ориентации (верхние два прибора зонда со щтангой) исключаются из аппаратуры сейсмического каротажа скважин сложные в эксплуатации и дорогостоящие гироскопические системы, следовательно, увеличивается надежность аппаратуры, упрощается методика работ. От второго прибора к третьему, от третьего к четвертому и т.д. угол ориентации будет передан всем приборам зонда поляризованным лучом света. Для повышения точности ориентации при работе в мутных буровых растворах, скважинные приборы зонда от окна к ну соединены между собой световодом герметичной гибкой трубой из резины, заполненной прозрачной жидкостью,напри мер водой. Возможно применение жгутов из стекловолокна, в которых свет при прохождении не деполяризуется. Но применение стекловолоконной оптики значительно удорожает конструкцию. На фиг. 1 представлена схема перемещения приборов ориентатора; на фиг. 2 блок-схема многоточечного трехкомпонентнего ориентируемого зонда; на фиг. 3 сечение А- на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - схема зонда, состоящего из одного механического ориентатора. Устройство работает следующим образом. Зонд, состоящий из двух или более при опускают в скважину, при этом вер ний прибор закрепляют на устье скважины ориентируют в заданном направлении и об прибора прижимают к стенке скважины (фиг. 1а). Затем верхний прибор отжимают, опускают на новую точку наблюдения и снова прижимают (фиг. 1б). Отжимают нижний прибор, опускают на точку наблюдения и вновь прижимают к стенке скважины (фиг. 1в), Палее при переходе на последующие точки наблюдения последовательность операций по поочередному отжиманию, спуску и прижиманию приборов к стенке скважины повторяется. Здесь описан зонд, состоящий из механического ориентатора, содержащего приборы 1 и 2, прибор 3 с трехкомпонен тной установкой сейсмоприемников (приборе с сейсмоприемниками может быть больще одного). Приборы ориентатора сое динены штангой 4 с проходящим внутри нее кабелем 5.. Приборы 1 и 2 имеют центрирукяцее прижимное устройство (на фиг. 2 не пока зано). Первый прибор содержит отдель-, ный кабель 6, устройство для его смотки и размотки 7 при движении прибора и двигатель с приводом 8 дпя осуществления перемещения прибора по штанге. Второй прибор содержит источник 9 поляризованного света для передачи угла ориентации следующему за ним прибору и прозрачное окно 1О. Приборы 2 и 3 соединены между собой кабепем 5 и световодом 11 из резиновой трубки, заполненной жидкостью. Прибор 3 содержит вращающийся на опорах 12 контейнер 13 с трескомпонентной установкой сейсмоприемников (на фиг. 2 не показаны), систему принудительной ориентации, слежения и дистанционной передачи угла на псшерхность 14 и прозрачные окна 1О, В контейнере 13 размещены приемник 15 и источник 9 поляризованного света. Зонд работает следующим образом i. Приборы ориентатора 1 и 2 ориентируется на устье скважины по нужному ази муту. Направление век.тора поляризации источников света всех приборов зонда оп- ределено заранее и совпадает с направлением одной из компонент всех установок сейсмоприемников зонда, например компоненты. Это направление отмечено на корпусе прибора 1 ориентатора. Пов рот приборй 1 при ориентировании вызовет поворот на тот же угол нижнего прибора 2 н векгсра аопярнзациинсточн а 9«. жестко связанного с корпусом прибора 2. От прибора 2 угол ориентации передается всем приборам зонда по поляризованному лучу света. Возможна реализация схемы зонда, состоящего из одного механического орвен татора, в нижнем приборе которого размещены контейнер 13 с сейсмопрнемаикама вращающийся на опорах 12 и система йринудительной ориентации и передачи угла на поверхность 14 (фиг. 5). Точность ориентации прежде всего зависит от класса точности обрабо11си со- новны сопрягаемых узлов механического ориентатора, т.е. верхнего прибора и шта ги. Кроме того,, точность ориентацвв зависит от сипы прижима снарядов к стен ке скважины при переходе с одной ТОЧЕН наблюдения на другую. Таким орбразом, преимуществом предглагаемого устройства является простота, надежность и экономичность его по сравнению с устройствами для ориентации сейсмоприемников, использующими гироскопы. ормула изобретения Устройство для ориентации скважинного зонда, состоящее из, по меньшей мере, двух приборов, соединенных кабелем и снабженных центрирующими прижимными устройствами, причем внутри приборов размещены контейнеры с сейсмо1фиемниг ками и оптическая система ориентации между приборами с источниками и приемниками поляризованного света, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ориентации скважинного зонда, упрощения его конструкции и умеиь шения стоимости, устройство дополнительно содержит механический ориентатор,состоящий из двух гфвборов, соединенных риентирукшей их в одном направлеяви металлической штангой с направляюшвми, естко Связанной с нижним прибором и вободно проходящей через верхний, при том последний имеет на торцах кокичеоне направляющие, ссепадающие по геоетрии образующих с направляющими иа онцах штанги, нижний прибор осншпеи сточником- поляризсеанного света, а верхий прибор имеет отдельной кабель, oi етвляющийся ют основного, устройство ля его смотки и двигатель с приводом ля передвижения прибора по штанге.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

др. Трехкомпонентные снаряды и определение их ориентировки в скважине. Сб. Вопросы рудной геофизики в Казахстане АпМа-Ата, 1974, N 7,1 с. 21-32..

кп. Q 01V 1/40, 15.11.79 (прототип).

1

Фиг.1

Ы 1))

}

.

Фг/г

Фuг.S

Ссх тавитель Н. Журавлева Редактор Г. Волкова Техред Т. МаточкаКорректор Л.Иван

Заказ 47557бб Тираж 732Ттодписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

Филиап ППП Патент, г, Ужгород, уп. Проектная, 4