RU2738734C1 - Three-component downhole seismic sensor - Google Patents

Three-component downhole seismic sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2738734C1
RU2738734C1 RU2020110365A RU2020110365A RU2738734C1 RU 2738734 C1 RU2738734 C1 RU 2738734C1 RU 2020110365 A RU2020110365 A RU 2020110365A RU 2020110365 A RU2020110365 A RU 2020110365A RU 2738734 C1 RU2738734 C1 RU 2738734C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
seismic signals
channels
receiving seismic
displacement sensor
capacitive displacement
Prior art date
Application number
RU2020110365A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Иванович Брехов
Анатолий Константинович Барышников
Ольга Владимировна Барышникова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА»)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА»)
Priority to RU2020110365A priority Critical patent/RU2738734C1/en
Priority to EA202092741A priority patent/EA202092741A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2738734C1 publication Critical patent/RU2738734C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/16—Receiving elements for seismic signals; Arrangements or adaptations of receiving elements
    • G01V1/18—Receiving elements, e.g. seismometer, geophone or torque detectors, for localised single point measurements
    • G01V1/181—Geophones
    • G01V1/185—Geophones with adaptable orientation, e.g. gimballed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/24—Recording seismic data
    • G01V1/242—Seismographs
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
    • G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to three-component downhole seismic detectors. Essence: seismometer includes in sealed housing (1) generator (2), first, second and third channels (3–5) receiving seismic signals; first, second and third analogue outputs (6–8) of the first, second and third channels (3–5) of receiving seismic signals, respectively; first, second and third inputs (9–11) of calibration of first, second and third channels 3–5 of receiving seismic signals, respectively. Each channel for receiving seismic signals includes housing (12), pendulum (13), first spring (14), an elastic first support (15), series-connected first capacitive displacement sensor (16), first amplifier-demodulator (17), first feedback unit (18) and first magnetoelectric transducer (19). Pendulum (13) is mechanically connected to first spring (14), with the elastic first support (15), to the first capacitive displacement sensor (16) and to the first magnetoelectric transducer (19). First capacitive displacement sensor (16), first spring (14), the elastic first support (15) and the first magnetoelectric transducer (19) are mechanically connected to housing (12). First capacitive displacement sensor (16) and first amplifier-demodulator (17) are connected to generator (2). Additionally, seismometer includes fourth, fifth and sixth analogue outputs (20–22) of first, second and third channels (3–5) of receiving seismic signals, respectively; first, second and third control inputs (23–25) of first, second and third channels 3–5 of receiving seismic signals, respectively. First seismic signal reception channel (3) includes second spring (26) mechanically connected to housing (12) and sealed housing (1). Each channel for receiving seismic signals includes an elastic second support (27), series-connected second capacitive displacement sensor (28), second demodulator amplifier (29), switch (30), second feedback unit (31) and second magnetoelectric transducer (32). Housing (12) is mechanically connected to the elastic second support (27), to the second capacitive displacement sensor (28) and to the second magnetoelectric converter (32). Second capacitive displacement sensor (28), resilient second support (27) and second magnetoelectric transducer (32) are mechanically connected to tight housing (1). Second capacitive displacement sensor (28) and second amplifier-demodulator (29) are connected to generator (2). First, second and third analogue outputs (6–8) are connected to first amplifiers-demodulators (17) of the first, second and third channels (3–5) of receiving seismic signals, respectively. Fourth, fifth and sixth analogue outputs (20–22) are connected to second amplifiers-demodulators (29) of the first, second and third channels (3–5) of receiving seismic signals, respectively. First, second and third calibration inputs (9–11) are connected to second magnetoelectric transducers (32) of first, second and third channels 3–5 of receiving seismic signals. First and second feedback units (18, 31) are made in the form of series-connected filter and amplifier. First, second and third control inputs (23–25) are connected to switches (30) of first, second and third channels (3–5) of receiving seismic signals, respectively.
EFFECT: technical result is high accuracy of measuring seismic vibrations.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано для сейсмического мониторинга.The invention relates to measuring equipment, in particular to seismometry, and can be used for seismic monitoring.

Известен сейсмометр [1], содержащий маятник с преобразователем перемещений, компенсационное магнитоэлектрическое устройство, RC-цепочку, связывающую выход основного усилителя с одним выводом катушки компенсационного устройства и инвертирующий усилитель, связывающий выход основного усилителя со вторым выводом катушки компенсационного магнитоэлектрического устройства.Known seismometer [1] containing a pendulum with a displacement transducer, a compensation magnetoelectric device, an RC-chain connecting the output of the main amplifier with one output of the compensation device coil and an inverting amplifier connecting the output of the main amplifier with the second output of the coil of the compensation magnetoelectric device.

В этом сейсмометре отсутствует защита от увода маятника при возникновении разбаланса датчика перемещения, что не обеспечивает требуемой точности.This seismometer lacks protection against the pendulum pulling out in the event of an imbalance in the displacement sensor, which does not provide the required accuracy.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является трехкомпонентный скважинный сейсмометр KS-2000BH [2], [3], фирмы Geotech Instruments LLC. Сейсмометр содержит в герметичном корпусе блок арретирования, генератор, первый, второй и третий каналы приема сигналов, причем каждый канал включает подпружиненный маятник на упругой опоре, интегратор, усилитель, калибратор, последовательно соединенные емкостный датчик перемещения, усилитель-демодулятор, блок обратной связи и магнитоэлектрический преобразователь, и в каждом канале маятник механически связан с емкостным датчиком перемещения, с магнитоэлектрическим преобразователем и блоком арретирования, интегратор подключен входом к выходу усилителя-демодулятора а выходом подключен к аналоговому выходу, а емкостный датчик перемещения и усилитель-демодулятор подключены к генератору.The closest technical solution to the proposed one is a three-component borehole seismometer KS-2000BH [2], [3], from Geotech Instruments LLC. The seismometer contains in a sealed casing a blocking block, a generator, the first, second and third channels for receiving signals, and each channel includes a spring-loaded pendulum on an elastic support, an integrator, an amplifier, a calibrator, a capacitive displacement sensor, an amplifier-demodulator, a feedback unit and a magnetoelectric transducer, and in each channel the pendulum is mechanically connected to a capacitive displacement sensor, a magnetoelectric transducer and a blocking unit, the integrator is connected by the input to the output of the amplifier-demodulator and the output is connected to the analog output, and the capacitive displacement sensor and amplifier-demodulator are connected to the generator.

Недостатком прототипа является недостаточная точность измерения сейсмических колебаний.The disadvantage of the prototype is the lack of accuracy in measuring seismic vibrations.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является повышение точности измерения сейсмических колебаний.The technical result provided by the claimed invention is to improve the measurement accuracy of seismic vibrations.

Технический результат достигается тем, что трехкомпонентный скважинный сейсмометр, содержащий в герметичном корпусе генератор, первый, второй и третий каналы приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий аналоговые выходы, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы калибровки, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, а каждый канал приема сейсмических сигналов включает корпус, маятник, первую пружину, упругую первую опору, последовательно соединенные первый емкостный датчик перемещения, первый усилитель-демодулятор, первый блок обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь, причем маятник механически связан с первой пружиной, с упругой первой опорой, с первым емкостным датчиком перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем, первый емкостный датчик перемещения, первая пружина, упругая первая опора и первый магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом, а первый емкостный датчик перемещения и первый усилитель-демодулятор подключены к генератору, дополнительно содержит четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий управляющие входы, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый канал приема сейсмических сигналов включает вторую пружину, механически связанную с корпусом и герметичным корпусом, каждый канал приема сейсмических сигналов включает упругую вторую опору, последовательно соединенные второй емкостный датчик перемещения, второй усилитель-демодулятор, ключ, второй блок обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь, причем корпус механически связан с упругой второй опорой, со вторым емкостным датчиком перемещения и со вторым магнитоэлектрическим преобразователем, второй емкостный датчик перемещения, упругая вторая опора и второй магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с герметичным корпусом, второй емкостный датчик перемещения и второй усилитель-демодулятор подключены к генератору, первый, второй и третий аналоговые выходы подключены к первым усилителям-демодуляторам, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы подключены ко вторым усилителям-демодуляторам, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы калибровки подключены ко вторым магнитоэлектрическим преобразователям, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый и второй блоки обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а первый, второй и третий управляющие входы подключены к ключам, соответственно, первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов.The technical result is achieved in that a three-component borehole seismometer containing a generator in a sealed case, the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and third analog outputs, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and the third calibration inputs, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, and each channel for receiving seismic signals includes a housing, a pendulum, a first spring, an elastic first support, a first capacitive displacement sensor, a first amplifier-demodulator, a first feedback unit connected in series and a first magnetoelectric transducer, wherein the pendulum is mechanically coupled to a first spring, with an elastic first support, a first capacitive displacement transducer and a first magnetoelectric transducer, a first capacitive displacement transducer, a first spring, an elastic first support and a first magnetoelectric transducer b are mechanically connected to the housing, and the first capacitive displacement sensor and the first amplifier-demodulator are connected to the generator, additionally contains the fourth, fifth and sixth analog outputs, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and third control inputs, respectively, the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first channel for receiving seismic signals includes a second spring mechanically connected to the housing and the sealed housing, each channel for receiving seismic signals includes an elastic second support, a second capacitive displacement sensor connected in series, a second amplifier-demodulator , a key, a second feedback unit and a second magnetoelectric transducer, the housing being mechanically connected to an elastic second support, to a second capacitive displacement sensor and to a second magnetoelectric transducer, a second capacitive displacement sensor, an elastic second support and a second magnetoelectric The electrical converter is mechanically connected to the sealed case, the second capacitive displacement sensor and the second amplifier-demodulator are connected to the generator, the first, second and third analog outputs are connected to the first amplifiers-demodulators, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the fourth, fifth and the sixth analog outputs are connected to the second amplifiers-demodulators, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and third calibration inputs are connected to the second magnetoelectric transducers, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first and the second feedback units are made in the form of a filter and an amplifier connected in series, and the first, second and third control inputs are connected to the keys, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals.

Такое выполнение сейсмометра обеспечивает повышение точности измерения сейсмических колебаний.This design of the seismometer provides an increase in the accuracy of measuring seismic vibrations.

На чертеже представлена функциональная схема сейсмометра. Для улучшения прослеживания связей и блоков на чертеже не показаны элементы арретирования и центрирования маятников, элементы крепления первых емкостных датчиков перемещения и первых магнитоэлектрических преобразователей к корпусу с элементами центрирования, элементы крепления вторых емкостных датчиков перемещения к герметичному корпусу и элементы крепления герметичного корпуса в скважине. Третий канал на чертеже условно повернут на 90°.The drawing shows a functional diagram of a seismometer. To improve the tracing of links and blocks, the drawing does not show the elements for locking and centering the pendulums, the fastening elements of the first capacitive displacement sensors and the first magnetoelectric transducers to the housing with centering elements, the fastening elements of the second capacitive displacement sensors to the sealed housing and fastening elements of the sealed housing in the well. The third channel in the drawing is conventionally rotated by 90 °.

Принятые обозначения:Accepted designations:

1 - герметичный корпус, 2 - генератор, 3 - первый канал приема сейсмических сигналов, 4 - второй канал приема сейсмических сигналов, 5 - третий канал приема сейсмических сигналов, 6 - первый аналоговый выход, 7 - второй аналоговый выход, 8 - третий аналоговый выход, 9 - первый вход калибровки, 10 - второй вход калибровки, 11 - третий вход калибровки, 12 - корпус, 13 - маятник, 14 - первая пружина, 15 - упругая первая опора, 16 - первый емкостный датчик перемещения, 17 - первый усилитель-демодулятор, 18 - первый блок обратной связи, 19 - первый магнитоэлектрический преобразователь, 20 - четвертый аналоговый выход, 21 - пятый аналоговый выход, 22 - шестой аналоговый выход, 23 - первый управляющий вход, 24 - второй управляющий вход, 25 - третий управляющий вход, 26 - вторая пружина, 27 - упругая вторая опора, 28 - второй емкостный датчик перемещения, 29 - второй усилитель-демодулятор, 30 - ключ, 31 - второй блок обратной связи, 32 - второй магнитоэлектрический преобразователь. 1 - sealed housing, 2 - generator, 3 - first channel for receiving seismic signals, 4 - second channel for receiving seismic signals, 5 - third channel for receiving seismic signals, 6 - first analog output, 7 - second analog output, 8 - third analog output , 9 - first calibration input, 10 - second calibration input, 11 - third calibration input, 12 - housing, 13 - pendulum, 14 - first spring, 15 - elastic first support, 16 - first capacitive displacement sensor, 17 - first amplifier - demodulator, 18 - first feedback unit, 19 - first magnetoelectric converter, 20 - fourth analog output, 21 - fifth analog output, 22 - sixth analog output, 23 - first control input, 24 - second control input, 25 - third control input , 26 - second spring, 27 - elastic second support, 28 - second capacitive displacement sensor, 29 - second amplifier-demodulator, 30 - key, 31 - second feedback unit, 32 - second magnetoelectric converter.

Трехкомпонентный скважинный сейсмометр содержит в герметичном корпусе 1 генератор 2, первый, второй и третий каналы 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий аналоговые выходы 6, 7, 8, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы 9, 10, 11 калибровки, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, а каждый канал приема сейсмических сигналов включает корпус 12, маятник 13, первую пружину 14, упругую первую опору 15, последовательно соединенные первый емкостный датчик 16 перемещения, первый усилитель-демодулятор 17, первый блок 18 обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь 19, причем маятник 13 механически связан с первой пружиной 14, с упругой первой опорой 15, с первым емкостным датчиком 16 перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем 19, первый емкостный датчик 16 перемещения, первая пружина 14, упругая первая опора 15 и первый магнитоэлектрический преобразователь 19 механически связаны с корпусом 12, а первый емкостный датчик 16 перемещения и первый усилитель-демодулятор 17 подключены к генератору 2, дополнительно содержит четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы 20, 21, 22, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий управляющие входы 23, 24, 25, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый канал 3 приема сейсмических сигналов включает вторую пружину 26, механически связанную с корпусом 12 и герметичным корпусом 1, каждый канал приема сейсмических сигналов включает упругую вторую опору 27, последовательно соединенные второй емкостный датчик 28 перемещения, второй усилитель-демодулятор 29, ключ 30, второй блок 31 обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь 32, причем корпус 12 механически связан с упругой второй опорой 27, со вторым емкостным датчиком 28 перемещения и со вторым магнитоэлектрическим преобразователем 32, второй емкостный датчик 28 перемещения, упругая вторая опора 27 и второй магнитоэлектрический преобразователь 32 механически связаны с герметичным корпусом 1, второй емкостный датчик 28 перемещения и второй усилитель- демодулятор 29 подключены к генератору 2, первый, второй и третий аналоговые выходы 6, 7, 8 подключены к первым усилителям-демодуляторам 17, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы 20, 21, 22 подключены ко вторым усилителям-демодуляторам 29, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы 9, 10, 11 калибровки подключены ко вторым магнитоэлектрическим преобразователям 32, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов, первый и второй блоки 18, 31 обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а первый, второй и третий управляющие входы 23, 24, 25 подключены к ключам 30, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов.A three-component borehole seismometer contains a generator 2 in a sealed case 1, the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, the first, second and third analog outputs 6, 7, 8, respectively, of the first, second and third channels 3, 4 , 5 for receiving seismic signals, the first, second and third inputs 9, 10, 11 of the calibration, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, and each channel for receiving seismic signals includes a housing 12, a pendulum 13, the first a spring 14, an elastic first support 15, connected in series with a first capacitive displacement sensor 16, a first amplifier-demodulator 17, a first feedback unit 18 and a first magnetoelectric converter 19, wherein the pendulum 13 is mechanically connected to the first spring 14, to the elastic first support 15, to the first capacitive displacement sensor 16 and with the first magnetoelectric transducer 19, the first capacitive displacement sensor 16, the first spring 14, the elastic first support 15 and the first magnetoelectric transducer 19 are mechanically connected to the housing 12, and the first capacitive displacement sensor 16 and the first amplifier-demodulator 17 are connected to the generator 2, additionally contains the fourth, fifth and sixth analog outputs 20, 21, 22, respectively, of the first, second and the third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, the first, second and third control inputs 23, 24, 25, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, the first channel 3 for receiving seismic signals includes a second spring 26, mechanically connected to the housing 12 and the sealed housing 1, each channel for receiving seismic signals includes an elastic second support 27, a second capacitive displacement sensor 28 connected in series, a second amplifier-demodulator 29, a switch 30, a second feedback block 31 and a second magnetoelectric transducer 32 , and the housing 12 is mechanically connected to the elastic second support 27, with the second capacitive sensor 28 p displacement and with the second magnetoelectric transducer 32, the second capacitive displacement sensor 28, the elastic second support 27 and the second magnetoelectric transducer 32 are mechanically connected to the sealed housing 1, the second capacitive displacement sensor 28 and the second amplifier-demodulator 29 are connected to the generator 2, the first, second and the third analog outputs 6, 7, 8 are connected to the first amplifiers-demodulators 17, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, the fourth, fifth and sixth analog outputs 20, 21, 22 are connected to the second amplifiers - demodulators 29, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals, the first, second and third inputs 9, 10, 11 of the calibration are connected to the second magnetoelectric converters 32, respectively, of the first, second and third channels 3, 4 , 5 for receiving seismic signals, the first and second feedback units 18, 31 are made in the form of serially connected x filter and amplifier, and the first, second and third control inputs 23, 24, 25 are connected to keys 30, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals.

Сейсмометр работает следующим образом.The seismometer works as follows.

При появлении сейсмических воздействий в первом канале 3 приема сейсмических сигналов происходит перемещение относительно герметичного корпуса 1 корпуса 12 на упругой второй опоре 27, подвешенного на второй пружине 26, что вызывает на выходе второго емкостного датчика 28 перемещения корпуса 12 появление сигнала, который поступает на вход второго усилителя-демодулятора 29, усиливается и выпрямляется с помощью опорных сигналов генератора 2, поступающих на второй емкостный датчик 28 перемещения и дополнительный вход второго усилителя-демодулятора 29. Выходной сигнал второго усилителя-демодулятора 29 поступает на четвертый аналоговый выход 20 и через ключ 30 и второй блок 31 обратной связи на второй магнитоэлектрический преобразователь (МЭП) 32, механически связанный с корпусом 12 и герметичным корпусом 1. Второй МЭП 32 реализует отрицательную обратную связь, образующую механический фильтр, пропускающий на корпус 12 и выделяющий из пространственного сейсмического фона сейсмические колебания в рабочем диапазоне частот сейсмометра, направление которых соответствует только направлению качания упругой второй опоры 27 и гасит остальные, не совпадающие по частоте или по направлению, сейсмические колебания. Предварительно отфильтрованные колебания корпуса 12 вызывают перемещение маятника 13 на упругой первой опоре 15, подвешенного на первой пружине 14, что вызывает на выходе первого емкостного датчика 16 перемещения появление сигнала, который поступает на вход первого усилителя-демодулятора 17, усиливается и выпрямляется с помощью опорных сигналов генератора 2, поступающих на первый емкостный датчик 16 перемещения и дополнительный вход первого усилителя-демодулятора 17. Выходной сигнал первого усилителя-демодулятора 17 поступает на первый аналоговый выход 6 для дальнейшей обработки. Кроме того, выходной сигнал первого усилителя-демодулятора 17 поступает через первый блок 18 обратной связи на первый магнитоэлектрический преобразователь (МЭП) 19, механически связанный с маятником 13 и корпусом 12 и реализующий отрицательную обратную связь в сейсмометре, причем первый и второй блоки 18, 31 обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя.When seismic influences appear in the first channel 3 for receiving seismic signals, movement occurs relative to the sealed housing 1 of the housing 12 on the elastic second support 27 suspended on the second spring 26, which causes a signal at the output of the second capacitive sensor 28 of displacement of the housing 12 to appear at the input of the second amplifier-demodulator 29 is amplified and rectified using the reference signals of the generator 2 supplied to the second capacitive displacement sensor 28 and the additional input of the second amplifier-demodulator 29. The output signal of the second amplifier-demodulator 29 is fed to the fourth analog output 20 and through the switch 30 and the second a feedback unit 31 for the second magnetoelectric transducer (MEP) 32, mechanically connected to the housing 12 and the sealed housing 1. The second MEP 32 implements negative feedback, forming a mechanical filter that transmits to the housing 12 and separates seismic vibrations from the spatial seismic background I in the operating frequency range of the seismometer, the direction of which corresponds only to the swinging direction of the elastic second support 27 and dampens the rest, not coinciding in frequency or direction, seismic vibrations. Pre-filtered vibrations of the housing 12 cause the pendulum 13 to move on the elastic first support 15 suspended on the first spring 14, which causes a signal at the output of the first capacitive displacement sensor 16 to appear, which is fed to the input of the first amplifier-demodulator 17, is amplified and straightened using the reference signals generator 2 supplied to the first capacitive displacement sensor 16 and an additional input of the first amplifier-demodulator 17. The output of the first amplifier-demodulator 17 is fed to the first analog output 6 for further processing. In addition, the output signal of the first amplifier-demodulator 17 is fed through the first feedback unit 18 to the first magnetoelectric transformer (MEP) 19, mechanically connected to the pendulum 13 and the housing 12 and realizing negative feedback in the seismometer, with the first and second units 18, 31 feedback is made in the form of a series-connected filter and amplifier.

Аналогично работают второй и третий каналы 4, 5 приема сейсмических сигналов и формируют выходные сигналы на втором и третьем аналоговых выходах 7, 8, с отличием в части механических фильтров, которые выполнены в виде свободных (без второй пружины 26 ) маятников с обратной связью, что позволяет измерять отклонения скважины от вертикали. Для этого подаются сигналы на второй и третий управляющие входы 24, 25 и ключи 30, цепи обратной связи отключаются, корпус 12 с элементами и катушка МЭП 32 на упругих вторых опорах 27 второго и третьего каналов 4, 5, приема сейсмических сигналов, выполняющие функции маятников инклинометра, принимают вертикальное положение. При этом сигналы на пятом и шестом аналоговых выходах 21, 22 содержат информацию о наклоне скважины, которая учитывается при обработке сейсмических сигналов и повышает точность измерения. Кроме того, при подаче сигналов на первый, второй и третий управляющие входы 23, 24, 25 и ключи 30, реализуется режим калибровки сейсмометра подачей сигналов на первый, второй и третий входы 9, 10, 11 калибровки, которые используются также для контроля характеристик механических фильтров анализом сигналов на четвертом, пятом и шестом аналоговых выходах 20, 21, 22, соответственно, первого, второго и третьего каналов 3, 4, 5 приема сейсмических сигналов. Применение механических фильтров и корректировка сигналов в зависимости от наклона скважины повышают точность измерения сейсмических сигналов.The second and third channels 4, 5 for receiving seismic signals operate similarly and generate output signals at the second and third analog outputs 7, 8, with the difference in terms of mechanical filters, which are made in the form of free (without the second spring 26) pendulums with feedback, which allows you to measure the deviations of the well from the vertical. For this, signals are sent to the second and third control inputs 24, 25 and keys 30, the feedback circuits are turned off, the housing 12 with elements and the MEP coil 32 on the elastic second supports 27 of the second and third channels 4, 5, receiving seismic signals that perform the functions of pendulums inclinometer, take a vertical position. In this case, the signals at the fifth and sixth analog outputs 21, 22 contain information about the inclination of the borehole, which is taken into account when processing seismic signals and increases the measurement accuracy. In addition, when signals are applied to the first, second and third control inputs 23, 24, 25 and switches 30, the seismometer calibration mode is implemented by supplying signals to the first, second and third calibration inputs 9, 10, 11, which are also used to control the characteristics of mechanical filters by analyzing signals on the fourth, fifth and sixth analog outputs 20, 21, 22, respectively, of the first, second and third channels 3, 4, 5 for receiving seismic signals. The use of mechanical filters and the correction of signals depending on the inclination of the borehole increase the accuracy of the measurement of seismic signals.

Таким образом, достигается заявленный результат, и предлагаемый сейсмометр обеспечивает повышение точности измерения сейсмических колебаний.Thus, the declared result is achieved, and the proposed seismometer provides an increase in the measurement accuracy of seismic vibrations.

Источники информацииInformation sources

1. Сейсмометр (авторское свидетельство СССР № 577490, МПК7 G01V1/16, 1976 г., 25.10.1977) http://patents.su/3-577490-sejjsmometr.html. 1. Seismometer (USSR author's certificate No. 577490, MPK7 G01V1 / 16, 1976, 10/25/1977) http://patents.su/3-577490-sejjsmometr.html .

2. Broadband Seismometer - Models KS-2000 and KS-2000M, Operation Manual, руководство по эксплуатации, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, Copyright © 2000-2002, http://www.geoinstr.com/pub/manuals/ks-2000m.pdf.2. Broadband Seismometer - Models KS-2000 and KS-2000M, Operation Manual, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, Copyright © 2000-2002, http://www.geoinstr.com/pub/manuals/ks-2000m. pdf.

3. Broadband Seismometer, Model KS-2000M, Rev. 2, Model KS-2000BH, Datasheets, Справочные данные, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, OCTOBER 2012, http://www.geoinstr.com/ds-ks2000m.pdf.3. Broadband Seismometer, Model KS-2000M, Rev. 2, Model KS-2000BH, Datasheets, Reference Data, GEOTECH INSTRUMENTS, LLC, OCTOBER 2012, http://www.geoinstr.com/ds-ks2000m.pdf.

Claims (1)

Трехкомпонентный скважинный сейсмометр, содержащий в герметичном корпусе генератор, первый, второй и третий каналы приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий аналоговые выходы соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы калибровки соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, а каждый канал приема сейсмических сигналов включает корпус, маятник, первую пружину, упругую первую опору, последовательно соединенные первый емкостный датчик перемещения, первый усилитель–демодулятор, первый блок обратной связи и первый магнитоэлектрический преобразователь, причем маятник механически связан с первой пружиной, с упругой первой опорой, с первым емкостным датчиком перемещения и с первым магнитоэлектрическим преобразователем, первый емкостный датчик перемещения, первая пружина, упругая первая опора и первый магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с корпусом, а первый емкостный датчик перемещения и первый усилитель–демодулятор подключены к генератору, отличающийся тем, что дополнительно содержит четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий управляющие входы соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый канал приема сейсмических сигналов включает вторую пружину, механически связанную с корпусом и герметичным корпусом, каждый канал приема сейсмических сигналов включает упругую вторую опору, последовательно соединенные второй емкостный датчик перемещения, второй усилитель–демодулятор, ключ, второй блок обратной связи и второй магнитоэлектрический преобразователь, причем корпус механически связан с упругой второй опорой, со вторым емкостным датчиком перемещения и со вторым магнитоэлектрическим преобразователем, второй емкостный датчик перемещения, упругая вторая опора и второй магнитоэлектрический преобразователь механически связаны с герметичным корпусом, второй емкостный датчик перемещения и второй усилитель–демодулятор подключены к генератору, первый, второй и третий аналоговые выходы подключены к первым усилителям–демодуляторам соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, четвертый, пятый и шестой аналоговые выходы подключены ко вторым усилителям–демодуляторам соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый, второй и третий входы калибровки подключены ко вторым магнитоэлектрическим преобразователям соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов, первый и второй блоки обратной связи выполнены в виде последовательно соединенных фильтра и усилителя, а первый, второй и третий управляющие входы подключены к ключам соответственно первого, второго и третьего каналов приема сейсмических сигналов.A three-component borehole seismometer containing a generator in a sealed housing, first, second and third channels for receiving seismic signals, first, second and third analog outputs, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, first, second and third calibration inputs, respectively, of the first, second and of the third channels for receiving seismic signals, and each channel for receiving seismic signals includes a housing, a pendulum, a first spring, an elastic first support, a first capacitive displacement sensor, a first amplifier-demodulator, a first feedback unit and a first magnetoelectric transducer, the pendulum is mechanically connected to first spring, with an elastic first support, with a first capacitive displacement sensor and with a first magnetoelectric transducer, the first capacitive displacement transducer, the first spring, the elastic first support and the first magnetoelectric transducer are mechanically connected to the housing, and the first capacitive The static displacement sensor and the first amplifier-demodulator are connected to the generator, characterized in that it additionally contains the fourth, fifth and sixth analog outputs, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and third control inputs of the first, second and third channels, respectively for receiving seismic signals, the first channel for receiving seismic signals includes a second spring mechanically connected to the housing and the sealed housing, each channel for receiving seismic signals includes an elastic second support, a second capacitive displacement sensor, a second amplifier-demodulator, a switch, a second feedback unit and a second magnetoelectric transducer, the housing being mechanically connected to an elastic second support, a second capacitive displacement sensor and a second magnetoelectric transducer, a second capacitive displacement sensor, an elastic second support and a second magnetoelectric transducer mechanically connected to a sealed case, the second capacitive displacement sensor and the second amplifier-demodulator are connected to the generator, the first, second and third analog outputs are connected to the first amplifiers-demodulators, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the fourth, fifth and sixth analog outputs connected to the second amplifiers-demodulators, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first, second and third calibration inputs are connected to the second magnetoelectric transducers, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals, the first and second feedback blocks are made in the form of a series connected filter and amplifier, and the first, second and third control inputs are connected to the keys, respectively, of the first, second and third channels for receiving seismic signals.
RU2020110365A 2020-03-12 2020-03-12 Three-component downhole seismic sensor RU2738734C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110365A RU2738734C1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Three-component downhole seismic sensor
EA202092741A EA202092741A1 (en) 2020-03-12 2020-12-14 THREE-COMPONENT WELL SEISMOMETER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020110365A RU2738734C1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Three-component downhole seismic sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2738734C1 true RU2738734C1 (en) 2020-12-16

Family

ID=73835064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020110365A RU2738734C1 (en) 2020-03-12 2020-03-12 Three-component downhole seismic sensor

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA202092741A1 (en)
RU (1) RU2738734C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112925009A (en) * 2021-01-25 2021-06-08 南京林业大学 Multicomponent lunar seismic detector system suitable for moon

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU577490A1 (en) * 1976-06-28 1977-10-25 Ордена Ленина Институт Физики Земли Им. О.Ю.Шмидта Seismometer
RU2488849C1 (en) * 2012-02-15 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Borehole three-component digital accelerometer
RU195158U1 (en) * 2019-06-13 2020-01-16 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Three-component borehole seismometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU577490A1 (en) * 1976-06-28 1977-10-25 Ордена Ленина Институт Физики Земли Им. О.Ю.Шмидта Seismometer
RU2488849C1 (en) * 2012-02-15 2013-07-27 Открытое акционерное общество "Газпром" Borehole three-component digital accelerometer
RU195158U1 (en) * 2019-06-13 2020-01-16 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Автоматики Им.Н.Л.Духова" (Фгуп "Внииа") Three-component borehole seismometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112925009A (en) * 2021-01-25 2021-06-08 南京林业大学 Multicomponent lunar seismic detector system suitable for moon

Also Published As

Publication number Publication date
EA202092741A1 (en) 2021-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wielandt Seismic sensors and their calibration
US9250118B2 (en) Leaf-spring optical seismometer using fringe signals for seismic measurements
RU2738734C1 (en) Three-component downhole seismic sensor
Grangeon et al. A robust, low-cost and well-calibrated infrasound sensor for volcano monitoring
SG190409A1 (en) System and method for monitoring mechanically coupled structures
Moschas et al. Experimental evaluation of the performance of arrays of MEMS accelerometers
Yan et al. Improving calibration accuracy of a vibration sensor through a closed loop measurement system
US8485014B2 (en) Apparatus and methods for imbalance compensation
EA040385B1 (en) THREE-COMPONENT DOWNHOLE SEISMOMETER
JP6778799B1 (en) Coriolis flowmeter simulator and Coriolis flowmeter with built-in simulator
RU2592752C2 (en) Seismograph
Merchant et al. MB3a Infrasound Sensor Evaluation.
US20210278432A1 (en) High precision rotation sensor and method
US3194060A (en) Seismic displacement transducer
RU2738732C1 (en) Seismic sensor
Mineev et al. Goniometric sensor interface for exoskeleton system control device
EA040371B1 (en) SEISMOMETER
RU2717166C1 (en) Three-component downhole seismic sensor
RU189721U1 (en) MEASURING DEVICE FOR GEOELECTRIC EXPLORATION
SU693192A1 (en) Method of determining thermal coefficient of linear expansion of solid bodies
RU2717168C1 (en) Seismic sensor
RU2688900C1 (en) Method for measuring ship magnetic course in high latitudes and device for its implementation
RU2809927C1 (en) Nuclear magnetic logging device
SU838337A1 (en) Device for measuring angle of deflection from vertical line
RU218261U1 (en) DIGITAL SEISMOMETER