SU1007056A1

SU1007056A1 - Device for azimuthal orientation of seismic receivers in a well

Info

Publication number: SU1007056A1
Application number: SU813284896A
Authority: SU
Inventors: Леонид Викентьевич Гордо; Юрий Александрович Новосельский; Сергей Борисович Анохин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5703
Priority date: 1981-04-28
Filing date: 1981-04-28
Publication date: 1983-03-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ В СКВАЖИНЕ/ содержащее корпус и размещенные в нем гироскоп, сейсмоприемники, t/ блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов, отличающеес тем, что, с целью повышени точности ориентации и надежности работы устройства, оно снабжено электромагнитной муфтой, оснащенной концентрическирш электрическими контактами, причем подвижна часть муфты соединена с корпусом и ее электрические контакты св заны с блоком коммутации, а неподвижна часть муфты, на которой закреплены сейсмоприемники, установлена на оси гироскопа, а ее электрические контакты св заны с сейсмоприемниками, / СП ОA device for the azimuthal orientation of seismic receivers in the well / containing a housing and a gyroscope, seismic receivers, t / switching unit, sensors of vertical and azimuth angles located in it, which, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic coupling, characterized in that, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic clutch, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic coupling, characterized in that, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic clutch, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic clutch, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic clutch, in order to improve the accuracy of orientation and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic clutch, characterized in electrical contacts, the movable part of the coupling is connected to the housing and its electrical contacts are connected to the switching unit, and the fixed part of the coupling, on which epleny geophones installed in the gyroscope axis, and its electrical contacts are associated with the geophones, / SP

Description

Изобретение относитс к области геофизических исследований и предна начено дл азимутальной ориентации сейсмоприемников (геофонов) в скважинах . Известно устройство азимутгшьной ориентации сейсмоприемников в вертикальных скважинах с использованием магнитного пол Земли (компаса) Однако это устройство не примени в скважинах, обсаженных металлическими трубами, или при наличии ферро магнитных материалов в горной породе , так как металлические трубы экранируют устройство от магнитного п л земли, в результате чего оно не может выполн ть свои функции. Наличие ферромагнитных материалов в гор ной породе искажает магнитное поле, в результате чего погрешность азиму тальной ориентации возрастает. Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл азимутально ориентации сейсмоприемников в верти кальных скважинах с помощью гироско па, содержащее корпус и размещенные в нем гиройкоп, сейсмоприемники, блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов 2 . Однако известному устройству при сущи следующие недостатки, сужающие область его применени , а именно: при отклонении корпуса верхней части устройства, в котором установ лен гироскоп, от вертикального поло жени из-за наклона скважины или неровностей ее стенок, внешн ось гироскопа прецессирует, электродвигатель нижней части устройства отрабатывает сигнал рассогласовани и тем самым, создает ошибку азимутальной ориентации j вращающиес части гироскопа и электродвигател во врем измерени создают дополнительные помехи, снижающие чувствительность сейсмодатчиков по параметру сигнал/шумj ограниченный ресурс работы гироскопа , необходимость его периодической проверки (например, в авиационной технике гироскоп провер ют через 25 ч работы не позвол ет использовать устройство дл длительного (до нескольких лет непрерывного контрол напр женного состо ни горного массива посто нна необходимость в специ льных источниках питани электродвигател гироскопа, электрической лампочки и схемы в полевых услови х , наличие помех из-за одновременной передачи по длинным кабельным лини м электрического питани и сигналов , прин тых сейсмоприемниками. Целью изобретени вл етс повышение точности ориентации и надежности работы устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл азшчутальной ориентации сейсмоприемников в скважине , содержащее корпус и размещенные в нем гироскоп, сейсмоприемники , блок коммутации, датчики вертикального и азимутального углов, снабжено электромагнитной муфтой, оснащенной концентрическими электрическими контактами, причем подвижна часть муфты соединена с корпусом и ее электрические контакты св заны с блоком ком 1утации, а неподвижна часть муфты, на которой закреплены сейсмоприемники, установлена на оси .гироскопа, а ее электрические контакты св заны с сейсмоприемниками. . Конструктивное выполнение устройства позвол ет фиксировать корпус сейсмоприемника относительно скважины, а сейсмоприемники относительно корпуса и тем самым обеспечивать более точную азимутальную ориентацию устройства на длительный период работы в скважине. На фиг. 1 показано схематично устройство, общий вид на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1|концентрические электр6контакты 1 Устройство дл азимутальной ориентации сейсмоприемников содержит корпус 1, в нижней части которого установлен балластный груз 2 дл обеспечени устойчивого вертикального положени сейсмоприемников в скважине, гироскоп 3, предназначенный дл стабилизации в азимутальной плоскости положени сейсмоприемников 4, например пьезопластин. На внешней оси 5 гироскопа 3 закреплена неподвижна часть 6 электро магнитной муфты с концентрическими электрическими контактами 7, На неподвижной части 6 закреплены . сейсмоприемники 4, которые электрически соединены с концентрическими контактами 7. На внешней оси 5 гироскопа 3 закреплен ползунок 8 датчика 9 азимутального угла, предназначенного дл контрол положени сейсмоприемников 4 относительно корпуса 1, В средней части 1 устанор аегн электромагнит 10, состо щий из подвижной части 11 электромагнитной муфты, пружины 12 и кат5П11ки 13. Подвижна часть 11 в нижней части имеет концентрически расположенные контакты 14, электрически соединенные с блоком 15 коммутации. Подвижна часть 11 совместно с пружиной 12 и катушкой 13 предназначена дл механического соединени сейсмоприемнкков 4 с корпусом 1 и электрически с блоком 15 коммутации при любомThe invention relates to the field of geophysical studies and is intended for the azimuthal orientation of seismic receivers (geophones) in wells. A device for azimuth orientation of seismic receivers in vertical wells using the Earth’s magnetic field (compass) is known. However, this device is not used in wells cased with metal pipes or in the presence of ferromagnetic materials in the rock, as metal pipes shield the device from a magnetic pl of the earth, as a result, it cannot perform its functions. The presence of ferromagnetic materials in a rock distorts the magnetic field, as a result of which the error of azimuthal orientation increases. The closest to the present invention is a device for azimuthal orientation of seismic receivers in vertical wells using a gyroscopic device, comprising a housing and a gyro-cop, seismic receivers, a switching unit, sensors of vertical and azimuth angles 2 located in it. However, with the known device, the following disadvantages narrowing the area of its application, namely: when the upper part of the device, in which the gyroscope is mounted, deviate from the vertical position due to the inclination of the well or irregularities of its walls, the external axis of the gyroscope precesses; parts of the device work out the error signal and thus create an error in the azimuthal orientation j of the rotating parts of the gyroscope and the electric motor during the measurement create additional interference, reducing the sensitivity of seismic sensors by the signal / noise parameterj is a limited life of the gyroscope, the need to periodically check it (for example, in the aviation technology the gyroscope is checked after 25 hours of operation does not allow the device to be used for a long time (up to several years continuous monitoring of the stressed state of the rock mass) the need for special power sources for the gyroscope motor, the electric bulb and the circuit in field conditions, the presence of interference due to simultaneous transmission over long Bel'nov lines of the electric power and signals received by the geophones. The aim of the invention is to improve the accuracy of orientation and reliability of the device. The goal is achieved by the fact that the device for azchchutal orientation of seismic receivers in the well, comprising a housing and a gyroscope located in it, seismic receivers, a switching unit, sensors of vertical and azimuth angles, is equipped with an electromagnetic coupling equipped with concentric electrical contacts, and the movable part of the coupling is connected to the housing and its electrical contacts are connected to the block of lump, and the stationary part of the coupling on which the seismic receivers are mounted is mounted on the axis of the gyroscope, and its Electric contacts are associated with seismic receivers. . Constructive execution of the device makes it possible to fix the seismic receiver body relative to the well, and seismic receivers relative to the body and thereby provide a more accurate azimuthal orientation of the device for a long period of work in the well. FIG. 1 shows a schematic of the device, a general view of FIG. 2, section A-A in FIG. 1 | concentric electrocontacts 1 A device for azimuthal orientation of seismic receivers includes a housing 1, in the lower part of which a ballast weight 2 is installed to ensure a stable vertical position of seismic receivers in the borehole, a gyroscope 3 designed to stabilize the position of seismic receivers 4 in the azimuth plane, for example, piezoplates. On the outer axis 5 of the gyroscope 3 fixed stationary part 6 of the electro-magnetic coupling with concentric electrical contacts 7, On the fixed part 6 is fixed. seismic sensors 4, which are electrically connected to concentric contacts 7. On the external axis 5 of the gyroscope 3, a slider 8 of the sensor 9 of the azimuth angle is fixed, designed to control the position of the seismic receivers 4 relative to the housing 1, In the middle part 1 there is an alternator electromagnet 10 consisting of a movable part 11 electromagnetic clutch, springs 12 and cat5P11ki 13. The movable part 11 in the lower part has concentrically located contacts 14, electrically connected to the switching unit 15. The movable part 11 together with the spring 12 and the coil 13 is intended for mechanically connecting the seismic receivers 4 with the housing 1 and electrically with the switching unit 15 for any

в азимутальной плоскости положении корпуса 1. in the azimuth plane the position of the housing 1.

В верхней части корпуса 1рас положены блок 15 коммутации, датчики 16 вертикали и фигурные ребра 17, Блок 15 коммутаций предназначен дл уплотнени управл кжцих и измерительных сигналов, поступающих от сейсмоприемников , в цел х уменьшени количества проводов в кабеле 18. Датчик 16 вертикали релейного типа реализует функцию да-нет и предназначен дл контрол вертикального положени сейсмоприемииков 4 в цел х обеспечени нормального режима работы , фигурные ребра 17 совместно с балластным грузом 2 предназначены дл фиксировани корпуса 1 в случа х применени устройства в наклонных скважинах, при наличии микронеровностей на стенках скважин в цел х обеспечени устойчивого вертикального положени сейсмоприемников.The switching unit 15, sensors 16 verticals and figured ribs 17, switching units 15 are designed to seal the control and measuring signals from the seismic receivers, in order to reduce the number of wires in the cable 18, in the upper part of the housing 1ras. the yes-no function is designed to control the vertical position of the seismic detectors 4 in order to ensure normal operation, figured fins 17 together with the ballast weight 2 are designed to fix the housing 1 in case of and x the use of the device in inclined wells, in the presence of asperities on the walls of the wells in order to ensure a stable vertical position of the seismic receivers.

Устройство дл азимутальной ориентации сейсмоприемника работает следующим образом.The device for azimuthal orientation of the seismic receiver operates as follows.

В исходном положении, когда сёйсмоприемники обесточены, -подвижна часть 11 электромагнитной муфты под действием пружины 1Э жестко сцеплена с неподвижной частью 6, тем самым сейсмоприемники 4 механически соединены с корпусом 1. Перед спуском в скважину сейсмопр:темники подвйииваютс в вертикальном положении, которое контролируетс датчиком 16 вертикали, и по показани м датчикаIn the initial position, when the seismic receivers are de-energized, the movable part 11 of the electromagnetic coupling under the action of the spring 1E is rigidly coupled to the fixed part 6, thereby the seismic receivers 4 are mechanically connected to the housing 1. Before descending into the well seismic: the temniks move in a vertical position, which is monitored by the sensor 16 vertical and sensor readings

9 азимутального угла ориентируютс в азимутальной плоскости. После чего запускаетс гироскоп 3 и при выходе его на номинальный режим включаетс электромагнит 10. Подвижна The 9 azimuth angle is oriented in the azimuth plane. After that, the gyroscope 3 is started and when it goes to the nominal mode, the electromagnet 10 is turned on.

часть 11 отходит от неподвижной части 6 электромагнитной муфты, тем самым механически разъедин ет сейсмоприемники 4 от корпуса 1 и отключает их от блока 15 коммутации.Part 11 moves away from the fixed part 6 of the electromagnetic clutch, thereby mechanically separates the seismic receivers 4 from the housing 1 and disconnects them from the switching unit 15.

Сейсмоприемники 4 стабилизируютс гироскопом 3 в выбранном азимутальном направлении вне зависимости от возможного вращени корпуса 1 вокруг своей продольной оси и при иебольших отклрнени х ее от вертикгшьного положени . На требуемой глубине сейсмоприемники фиксируютс фигурными ребрами 17 относительно стенки скважины. После чего отключаетс электромагнит 10, подвижна часть 11 соедин етс с неподвижной частью 6, образу жесткую механическую систему, повышающую чувствительность сейсмоприемников, и электрически соедин ет сейсмоприемники 4 с блоком 15 коммутации. Отключаетс гироскоп 3 в цел х сн ти помех, наводимых вращающимс ротором гироскопа, а также исключаетс пртребность в источнике питани гироскопа.The seismic detectors 4 are stabilized by the gyroscope 3 in the selected azimuthal direction, regardless of the possible rotation of the housing 1 around its longitudinal axis and with the small deviations from the vertical position. At the required depth, the seismic receivers are fixed by shaped ribs 17 relative to the borehole wall. The electromagnet 10 is then disconnected, the movable part 11 is connected to the fixed part 6, forming a rigid mechanical system that enhances the sensitivity of the geophone, and electrically connects the geophone 4 to the switching unit 15. The gyroscope 3 is turned off for the purpose of removing interference induced by the rotating rotor of the gyroscope, and also eliminates the need for a power source of the gyroscope.

Использование предлагаемого устройства ПОЗВОЛИТ повысить точность ориентациг сейсмоприемнИка в рква жине по сравнению с известным и, тбм самым, повысить точность проводимыхThe use of the proposed device will ALLOW to increase the accuracy of the orientation of the seismic receiver in the receiver in comparison with the known and, most of all, increase the accuracy of conducted

исследований и измерений.research and measurement.

Claims

DEVICE FOR AZIMUTAL! ORIENTATIONS OF SEISMIC RECEIVERS IN A WELL containing a body and a gyroscope, seismic receivers, a switching unit, vertical and azimuth angle sensors, characterized in that, in order to improve the orientation accuracy and reliability of the device, it is equipped with an electromagnetic coupling equipped with concentric electrical contacts, moreover the movable part of the coupling is connected to the housing and its electrical contacts are connected to the switching unit, and the fixed part of the coupling, on which the geophones are fixed, is installed on the axis of the gyroscope, and its electrical contacts are connected to geophones.

(THAT

Pouring in the city azim