CN107870367B - 井下检波器测向系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下检波器测向系统，该井下检波器测向系统包括：主体，主体包括：第一圆柱体、第二圆柱体、多个连接支柱及井下检波器安装支架，第一圆柱体与第二圆柱体连接，第二圆柱体与井下检波器安装支架连接，第二圆柱体包括中心凹槽及连接轴承；水平调整器，水平调整器安装于第一圆柱体顶部，水平调整器包括：水平仪及多个支撑臂；测向器，测向器安装于第二圆柱体顶部，测向器包括：指南针、方向读取部件；保护器，保护器安装于第一圆柱体底部，能够使水平调整器处于保护状态；以及控制器，控制器安装在检波器安装支架上。

Description

井下检波器测向系统及方法

技术领域

本发明涉及地震勘探领域，更具体地，涉及一种井下检波器测向系统及方法。

背景技术

VSP(垂直地震剖面)技术经过四十多年的发展，已能够精确地求证地震波在地层中的传播速度，研究井孔附近地层构造细节，找出地震剖面上的地震层位与地质层位。微地震是近年来发展起来的一门新技术，经过一系列的数据处理，能够确定裂缝的位置和分布范围，进而提高油气的采收率。VSP和微地震井中接收的共同点就是将地震检波器放在井下的已知深度上，并借助推靠器将接收器紧紧贴在井壁上，接收震动信号。

井中地震检波器是井中地震接收系统中最为关键的部件，它将微弱的震动信号转化电信号。现在井中检波器采用的都是三分量检波器，不仅需要知道检波器的位置，还要确定检波器的方向。在地面布置检波器时，使用指南针调整三分量检波器的布设方向。现在的井中接收检波器，一般都是在一口井中进行接收，通过试验放炮判断检波器方向，然后通过软件进行校正。对于单井接收来说，此方法简单可行；而对于多井同时接收时，每个检波器方向都不相同，需要对每个检波器通过放炮等确定检波器方向，由于井下检波器方向不统一，不仅导致检波器方向不够精确，而且处理数据比较繁琐，误差较大，同时现有的检波器，在井下检波器下井过程中，容易与井壁发送碰撞，容易对测向部件造成损坏，检波器下井后，不能保持垂直状态，引起测向的误差。

发明人发现，国内外只有针对单井中多个检波器进行定向的方法，而且其定向只是实现多个检波器方向调整，没有绝对方向，也没有井中测向装置。因此有必要研发一种能够获取准确的方向信息并且确保部件不易损坏的井下检波器测向系统及方法。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种井下检波器测向系统及方法，所述系统基于主体、水平调整器及测向器获取准确的方向信息并且保护检波器测向系统部件，使其不易损坏。

根据本发明的一方面，提出了一种井下检波器测向系统，所述系统包括：主体，所述主体包括：第一圆柱体、第二圆柱体、多个连接支柱及井下检波器安装支架，所述第一圆柱体与所述第二圆柱体连接，所述第二圆柱体与所述井下检波器安装支架连接，所述第二圆柱体包括中心凹槽及连接轴承；水平调整器，所述水平调整器安装于所述第一圆柱体顶部，所述水平调整器包括：水平仪及多个支撑臂；测向器，所述测向器安装于所述第二圆柱体顶部，所述测向器包括：指南针、方向读取部件；保护器，所述保护器安装于所述第一圆柱体底部，能够使所述水平调整器处于保护状态；以及控制器，所述控制器安装在所述检波器安装支架上。

根据本发明的另一方面，提出了一种应用上述井下检波器测向系统进行井下检波器测向的方法，所述方法包括：1)通过所述控制器控制所述连接轴承移动，使得所述第二圆柱体与所述井下检波器安装支架分离；2)通过所述控制器控制所述多个连接支柱移动，使得所述第一圆柱体与所述第二圆柱体分离；3)通过所述多个支撑臂调节所述第一圆柱体与所述第二圆柱体的位置，使所述第一圆柱体与所述第二圆柱体保持平行；4)通过水平调整器进行水平调整，使所述第一圆柱体顶部的平面位于水平方向上；5)通过所述测向器获取方向信息，并将信息发送到所述控制器，进而调节检波器的方向。

本发明的系统和方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的井下检波器测向系统示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

实施方式1

图1为本发明的一个实施方式的井下检波器测向系统示意图，在该实施方式中，根据本发明的井下检波器测向系统可以包括：主体，所述主体包括：第一圆柱体10、第二圆柱体31、多个连接支柱及井下检波器安装支架50，所述第一圆柱体10与所述第二圆柱体31连接，所述第二圆柱体31与所述井下检波器安装支架连接50，所述第二圆柱体31包括中心凹槽34及连接轴承44；水平调整器，所述水平调整器安装于所述第一圆柱体10顶部，所述水平调整器包括：水平仪11及多个支撑臂；测向器33，所述测向器33安装于所述第二圆柱体31顶部，所述测向器33包括：指南针32、方向读取部件；保护器15，所述保护器15安装于所述第一圆柱体10底部，能够使所述水平调整器处于保护状态；以及控制器51，所述控制器51安装在所述检波器安装支架50上。

根据该实施方式的井下检波器测向系统，能够基于水平调整器及测向器获取准确的方向信息，基于主体及保护器保护检波器测向系统的各个部件，使测向系统不易损坏。

下面详细说明根据本发明的井下检波器测向系统。

在一个示例中，所述检波器测向系统包括：主体，所述主体包括：第一圆柱体10、第二圆柱体31、多个连接支柱及井下检波器安装支架50，所述第一圆柱体10与所述第二圆柱体31连接，所述第二圆柱体31与所述井下检波器安装支架50连接，所述第二圆柱体31包括中心凹槽34及连接轴承44。

在一个示例中，所述多个连接支柱一端连接于所述第一圆柱体10，另一端连接于所述第二圆柱体31，所述多个连接支柱是包含直流步进电机的轴承。

在一个示例中，所述多个连接支柱为三个。

在一个示例中，所述多个连接支柱呈120°角均匀分布在所述第一圆柱体10底部。

在一个示例中，所述中心凹槽34位于所述第二圆柱体31底部中心位置，所述连接轴承44一端通过所述中心凹槽34连接于所述第二圆柱体31，所述连接轴承44另一端连接于所述井下检波器安装支架50。

具体地，在井下检波器到达设置深度，开始测向前，测向器33处于初始状态，即第一圆柱体10和第二圆柱体31紧密连接在一起，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23完全嵌入在第一圆柱体10和第二圆柱体31中，保护器15紧紧压在指南针32上，测向器33处于保护状态，不能自由摆动。连接轴承44把第二圆柱体31和井下检波器安装支架50紧密连接在一起。

开始测向后，控制器51首先向连接轴承44发送指令，将连接轴承44从第二圆柱体31中移出，此时，井下检波器安装支架50与第二圆柱体31没有固定连接，第二圆柱体31可以灵活移动。接着，检波器控制器51向连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23发送指令，三个直流电机同步启动，同步行进，直到第一圆柱体10和第二圆柱体31离开一定间隙，指南针32可以自由摆动为止，此时，第二圆柱体31和第一圆柱体10的截面仍然是平行的。这里需要说明的是三个电机行进参数预置在控制板的存储器中。

在一个示例中，所述检波器测向系统还可以包括：水平调整器，所述水平调整器安装于所述第一圆柱体10顶部，所述水平调整器包括：水平仪11及多个支撑臂。

在一个示例中，所述多个支撑臂一端连接于所述第二圆柱体31，另一端连接于所述井下检波器安装支架50，所述多个支撑臂是包含直流步进电机的轴承。

在一个示例中，所述多个支撑臂可以为三个。

在一个示例中，所述水平仪11可以包括：圆柱形玻璃管12、中心位置标识13、气泡14检查部件，所述圆柱形玻璃管12内填充液体并带有气泡14。

具体地，当连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23运行到位后，气泡检查部件(未示出)检测气泡14的位置。如果气泡14在中心位置标识13处，则向控制器51发送水平调节好指令。如果不在中心，则检测出气泡14的相对位置，向控制器51发送气泡14位置信息。控制器51根据收到的气泡14位置信息做出判断，向支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43发送前进或者后退以及移动距离等水平调节信息。连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23执行指令。指令执行完后，控制器51向气泡14检查部件发布重新检测水平的指令，然后根据返回信息向指支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43重新发送水平调节指令和信息。直至气泡14与中心位置标识13完全重合。

在一个示例中，所述检波器测向系统还可以包括：测向器33，所述测向器33安装于所述第二圆柱体31顶部，所述测向器33包括：指南针32、方向读取部件。

气泡14与中心位置标识13完全重合后，测向器33测量方向信息。测量完成后，测向器33向控制器51发送方向信息。

在一个示例中，所述检波器测向系统还可以包括：保护器15，所述保护器15安装于所述第一圆柱体10底部，能够使所述水平调整器处于保护状态。

本发明设计了测向部件的震动保护和水平调节装置。通过保护装置，可以减少运输和施工过程中对部件的损坏，提高施工效率。通过水平调节装置及其调节，提高了方向测量精度，为井下检波器的调整提供更加精确的方向数据，进而控制井下三分量检波旋转方向，从而提高了多个井下检波器方向的一致性，达到多个井下检波器同向接收。

具体地，保护器15由弹性体材料制成，在井下检波器到达设置深度，开始测向前，测向器33处于初始状态，即第一圆柱体10和第二圆柱体31紧密连接在一起，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23完全嵌入在第一圆柱体10和第二圆柱体31中，保护器15紧紧压在指南针32上，测向器33处于保护状态，不能自由摆动。

在一个示例中，所述检波器测向系统还可以包括：控制器51，所述控制器51安装在所述检波器安装支架上。

在一个示例中，所述多个支撑臂及所述多个连接支柱通过进步电机控制线连接于所述控制器51。

具体地，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23、支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43、连接轴承44均有步进电机控制线与控制器51连接，水平仪11、测向器33通过信号线与控制器51连接，控制器51通过步进电机控制线控制连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23、支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43及连接轴承44，控制器51通过信号线接收水平仪11及测向器33发出的水平及位置信息。

本发明采用保护器15，保护器15由弹性体材料制成，实现了测向装置的保护，增强了测向设备的防震性能。根据点确定平面的原理，利用轴承的方向灵活性，通过微电脑控制的多个支撑臂的调节，实现了调节轴与待调节平面不垂直时调节水平的目的。通过测向器33的保护和水平的调节，可以提高井中测向的精度，进而实现井中(单井或多井)检波器的同向接收。

本发明的优点在于：

(1)本发明能够根据主体及保护器可以减少运输和施工过程中对部件的损坏，提高施工效率。

(2)本发明能够根据水平调整器及测向器获取准确的方向信息，调整检波器的方向进而能够实现井中(单井或多井)检波器的同向接收。

应用示例

为便于理解本发明实施方式的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

如图1所示，第一圆柱体10是圆柱支撑体。第一圆柱体10上面中间有一个圆柱孔，在孔内安装水平仪11，水平仪11包括圆柱形玻璃管12、气泡14检测装置及中心位置标识13及气泡14，当气泡14与中心位置标识13完全重合时，表示第一圆柱体10的截面处于水平状态。第一圆柱体10下面中间有一个凹槽，内嵌与指南针32的表盘直径相同的弹性体保护器15，覆盖在测向器33上面。

在图1中，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23是包含直流步进电保的轴承，将第一圆柱体10和圆柱体第二圆柱体31连接起来。多个连接支柱的控制电机都由检波器的控制器51进行控制，其进和退都是同步的，确保第一圆柱体10和第二圆柱体31的水平截面始终是平行的。

第二圆柱体31也是圆柱支撑体。第二圆柱体31上面中间有一个圆柱孔，在孔内安装测向器33。图中测向器33是带有刻度盘的指南针32，孔内同时安装有角度测量部件(未示出)。中心凹槽34是一个半球形孔，通过连接轴承44将第二圆柱体31和井下检波器安装支架50连接起来。第二圆柱体31底面上有半球形孔35、半球形孔36、半球形孔37，分别与球形轴承支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43连接。

支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43是包含直流步进电机的球形轴承，用于调整第一圆柱体10和第二圆柱体31组合体的水平。三个轴承的控制电机由检波器的控制器51进行分别控制。三个轴承的前端是球形的，分别嵌入到半半球形孔35、半球形孔36、半球形孔37内。

井下检波器安装支架50，控制器51是控制器电路板，安装在井下检波器安装支架50上。支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43和连接轴承44也安装在井下检波器安装支架50上。

其中，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23、支撑臂41、支撑臂42、支撑臂43、连接轴承44均有步进电机控制线与控制器51连接，水平仪11、测向器33通过信号线与控制器51连接。

在井下检波器到达设置深度，开始测向前，测向器33处于初始状态，即第一圆柱体10和第二圆柱体31紧密连接在一起，连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23完全嵌入在第一圆柱体10和第二圆柱体31中，保护器15紧紧压在指南针32上，测向器33处于保护状态，不能自由摆动。连接轴承44把第二圆柱体31和井下检波器安装支架50紧密连接在一起。

开始测向后，控制器51首先向连接轴承44发送指令，将连接轴承44从第二圆柱体31中移出，此时，井下检波器安装支架50与第二圆柱体31没有固定连接，第二圆柱体31可以灵活移动。接着，检波器控制器51向连接支柱21、连接支柱22、连接支柱23发送指令，三个直流电机同步启动，同步行进，直到第一圆柱体10和第二圆柱体31离开一定间隙，指南针32可以自由摆动为止，此时，第二圆柱体31和第一圆柱体10的截面仍然是平行的。

气泡14与中心位置标识13完全重合后，测向器33测量方向信息。测量完成后，测向器33向控制器51发送方向信息。控制器51根据接收到的方向信息调整检波器的方向进而能够实现井中(单井或多井)检波器的同向接收。

综上所述，根据本发明的井下检波器测向系统，能够获取准确的方向信息并且确保部件不易损坏。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施方式的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施方式的有益效果，并不意在将本发明的实施方式限制于所给出的任何示例。

实施方式2

根据本发明的实施方式，提供了一种应用上述井下检波器测向系统进行井下检波器测向的方法，所述方法可以包括：1)通过所述控制器控制所述连接轴承移动，使得所述第二圆柱体与所述井下检波器安装支架分离；2)通过所述控制器控制所述多个连接支柱移动，使得所述第一圆柱体与所述第二圆柱体分离；3)通过所述多个支撑臂调节所述第一圆柱体与所述第二圆柱体的位置，使所述第一圆柱体与所述第二圆柱体保持平行；4)通过水平调整器进行水平调整，使所述第一圆柱体顶部的平面位于水平方向上；5)通过所述测向器获取方向信息，并将信息发送到所述控制器，进而调节检波器的方向。

根据该实施方式的井下检波器测向方法，能够基于水平调整器及测向器获取准确的方向信息，基于主体及保护器保护检波器测向系统的各个部件，使测向系统不易损坏。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施方式。

Claims (10)

1.一种井下检波器测向系统，所述测向系统包括：

主体，所述主体包括：第一圆柱体、第二圆柱体、多个连接支柱及井下检波器安装支架，所述第一圆柱体与所述第二圆柱体连接，所述第二圆柱体与所述井下检波器安装支架连接，所述第二圆柱体包括中心凹槽及连接轴承；

水平调整器，所述水平调整器安装于所述第一圆柱体顶部，所述水平调整器包括：水平仪及多个支撑臂；

测向器，所述测向器安装于所述第二圆柱体顶部，所述测向器包括：指南针、方向读取部件；

保护器，所述保护器安装于所述第一圆柱体底部，能够使所述水平调整器处于保护状态；以及

控制器，所述控制器安装在所述检波器安装支架上；

其中，所述多个连接支柱一端连接于所述第一圆柱体，另一端连接于所述第二圆柱体；

所述多个支撑臂一端连接于所述第二圆柱体，另一端连接于所述井下检波器安装支架；

所述连接轴承一端通过所述中心凹槽连接于所述第二圆柱体，所述连接轴承另一端连接于所述井下检波器安装支架；

所述控制器用于控制所述连接轴承、所述多个连接支柱和所述多个支撑臂移动。

2.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个连接支柱是包含直流步进电机的轴承。

3.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个连接支柱为三个。

4.根据权利要求3所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个连接支柱呈120°角均匀分布在所述第一圆柱体底部。

5.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个支撑臂是包含直流步进电机的轴承。

6.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个支撑臂为三个。

7.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述多个支撑臂及所述多个连接支柱通过步进 电机控制线连接于所述控制器。

8.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述水平仪包括：圆柱形玻璃管、中心位置标识、气泡检查部件，所述圆柱形玻璃管内填充液体并带有气泡。

9.根据权利要求1所述的井下检波器测向系统，其中，所述中心凹槽位于所述第二圆柱体底部中心位置。

10.应用根据权利要求1-9中的任意一项所述的井下检波器测向系统进行井下检波器测向的方法，所述方法包括：

1)通过所述控制器控制所述连接轴承移动，使得所述第二圆柱体与所述井下检波器安装支架分离；

2)通过所述控制器控制所述多个连接支柱移动，使得所述第一圆柱体与所述第二圆柱体分离；

3)通过所述多个支撑臂调节所述第一圆柱体与所述第二圆柱体的位置，使所述第一圆柱体与所述第二圆柱体保持平行；

4)通过水平调整器进行水平调整，使所述第一圆柱体顶部的平面位于水平方向上；以及

5)通过所述测向器获取方向信息，并将信息发送到所述控制器，进而调节检波器的方向。