Claims (3)
Изобретение относитс к сейсмическим исследовани м и предназначено дл ориентации сейсмоприемников в обсаженных скважинах с целью получени сейсмических записей, ориентированных по азимуту. Дл ориентации сейсмоприемников в обсаженных скважинах можно примен ть устройства, основанные на использовании данных инклинометрии скважины til Устройства ориентации сейсмоприемНИКОВ , основанные на использовании данных инклинометрии, могут работать только в наклонных скважинах. При это с уменьшением угла наклона точность ориентации резко падает. Известны устройства, основанные на использовании гироскопов 21. Использование гироскопической системы ориентации св зано с уменьшением надежности,так как горископ - это электромеханическа система с большим количеством элементов высокой сложности; с увеличением стоимости скважинных . приборов, так как стоимость гиросТШ ;по8, отвечающих техническим требовани м разрабатываемой скважинной сейсмической аппаратуры, исчисл етс дес тками тыс ч рублей, а также со снижением производительности, св занной с затратами времени на разгок и торможение гиромотора. Известен многоприборный трехкомпонентный зонд, состо щий из нескольких соединенных кабелем приборов, каждый из которых содержит контейнер с сейсмоприемниками, систему дистанционной передачи угла и принудительной ориентации контейнеров по азимуту относительно корпуса прибора. В этом зонде гироскопическую систему имеет только один из приборов, а ориентаци остальных осуществл етс по пол ризованному лучу света 3J. Эта конструкци , оснащенна|| сложной дорогосто щей гироскопической системой, имеет низкую точность ориентации , так как в ней применён гироскоп типа с .собственным дрей фом S(Q° в час. Цель изобретени - повышение надеж ности, упрощение конструкции и уменьшение стоимости многоприборного трехкомпонентного ориентируемого зонда. Дл достижени указанной цели многоприборный трехкомпонентный зонд состо щий из нескольких соединенных кабелей приборов, каждый из которых содержит контейнер с сейсмоприемниками , систему дистанционной передачи угла и принудительной ориентации кон тейнеров по азимуту относительно корпуса прибора, снабжен разв зывающими устройствами с датчиками угла, соедин ющими приборы посредством металлорукава , а корпуса приборов снабжены не менее чем трем группами направл ющих колес, имекйцих две степени свободы. На фиг. 1 приведена блок-схема многоприборного трехкомпонентного ориентируемого зонда, состо щего из двух приборов; на фиг. 2 - эскиз раз в зывающего устройства. Зонд (фиг, 1) состоит из двух приборов 1 и 2, соединенных между собой кабелем 3 и металлорукавом . В верх ней и нижней части прибора 1, а также в нижней части прибора 2 установлены разв зывающие устройства 5 с токосъемниками (не показаны). Приборы 1 и 2 содержат контейнеры 6 с сейсмоприемниками, вращающиес на опо рах 7 и системы дистанционной передачи угла и принудительной ориентации 8. 8 нижнем разв зывающем устрой стве приборов установлены датчики ла 9. статор которых закреплен неподвижно относительно верхней части разв зывакйцего устройства, а ротор относительно нижней. Приборы передвигаютс по стволу скважины на колесах 10. Эскиз разв зывающего устройства (фиг. 2) представл ет собой подвижно сопр жение, состо щее из корпуса полу муфты 11 с крышкой 12 и заглушкой 13 и из трубчатого вала-полумуфты 1. Между собой полумуфты сочленены посредством упорного 15 и радиальноупорного 16 подшипников. Подшипники в корпусе и на валу удерживаютс гай ками 17 и 18. Дл герметизации внутренней полости поставлены уплотнени 19 и 20, В полость заливаетс непровод ща электрический ток-жидкость , например грансформаторное или конденсаторное масло. В полости разв зывающего устройства установлен кольцевой токосъемник 21 и датчик угла 9. Кроме того, на фиг. 2 показаны кабельный наконечник 22, накидна гайка-стакан 23 и головка скважинного прибора 2k, Корпуса всех скважинных приборов зонда дл беспреп тственного передвижени по стволу скважины снабжены не менее чем трем группами направл ющих колес 10, расположенных симметрично относительно продольной оси корпусов. Плоскости вращени колес, пересека сь , образуют линию, расположенную по продольной оси скважины, что исключает поворот корпуса относительно стенки скважины в азимутальной плоскости при его поступательном движении по стволу скважины. Колеса 10 должны прижиматьс к стенке скважины, например, пружинами. При этом сила прижима должна быть такой, чтобы трение скольжени колес в азимутальной плоскости было намного больше тре- ни качени в направлении движени прибора по стволу скважины. Металлорукав 4 представл ет собой гибкий, гофрированный, герметичный трубопровод, заключенный в оплетку и снабженный присоединительной концевой арматурой. Тип рукава 4603А-1-20-3 ОСТ 100697-7. Данный металлорукав используетс в качестве стабилизирущей св зи, удерживающей ориентацию приборов зонда в одном направлении. Дл разв зки от механических напр жений , накапливающихс на кабеле 3 во врем его смотки и размотки с барабана лебедки и привод щих каротажный зонд при спускоподъемных операци х во вращение, между кабелем и верхним прибором зонда размещено разв зывающее устройство 5 с токосъемником. Такие же разв зывающие устройства установлены на нижнем конце всех скважинных приборов. Через разв зывающее устройство разворот прибора в азимутальной плоскости, относительно соответствующего ему верхнего прибо . ра, посредством металлорукава ч.передаетс на ось ротора угла системы ориентации верхнего прибора. При это.м датчик угла 9 системы ориентации верхнего прибора показывает на первой верхней точке наблюдени (при каротаже скважины сверху вниз) азимутальный угол, на который развернут корпус нижнего прибора относительно соответствующего ему корпуса верхнего прибора , т.е. фиксирует ориентацию нижнего прибора. На следующей точке наблюдени вер ний прибор принимает .ориентацию нижн го на предыдущей точке, поэтому истинный угол ориентации нижнего прибо ра находитс суммированием данного показани датчика угла 9 и угла ориентации этого прибора на предыдущей точке. На последующих точках - суммированием показаний датчика угла 9 на каждой данной точке и всех предыдущих . При этом истинный угол ориентации каждого нижесто щего прибора зонда определ етс суммированием углов всех верхних приборов на всех точках наблюдений. Многоприборный трехкомпонентный ориентируемый зонд работает в скважи не следующим образом. Корпус каждого прибора обеспечен не менее чем трем группами направл ющих, опирающихс на стенки скважины р дом колес, плоскости вращени которых ,пересека сь, совпадают с продольной осью скважины. При каротаже наклонных скважин Приборы должны двигатьс (например, под воздействием силы т жести), повтор все изгибы скважины. Если бы плоскости вращени колес были фиксированы и, пересека сь, совпадали бы только с продольной осью корпуса прибора, то прибор по изгибу наклонной скважины не смог бы двигатьс , так как скважина, име поворот в пространстве, диктует поворот и прибору в том же направлении, а он не может повернутьс , так как плоскости вращени колес фиксированы и совпада ют только .с продольной осью прибора, а трение скольжени колес в азимутальной плоскости велико и не поз вол ет прибору развернутьс относитель но стенки скважины. Поэтому, чтобы прибор двигалс по изгибу скважины, не отрыва сь колеса ми от стенки, необходимо, чтобы плос кости вращени колес, пересека сь, совпадали бы на изгибе с продольной осью скважины. Дл этого необходимо, чтобы каждое колесо при движении по изгибу скважины мен ло наклон своей плоскости вращени относительно продольной оси прибора до совпадени с продольной осью скважины, т.е. чтобы колеса имели степень свободы по углу наклона плоскости вращени . Необходимым дл данного устройства вл етс условие повторени приборами всех изгибов при движении зонда по стволу наклонных скважин и движение всех приборов по одной траектории , так как только в этом случае верхний прибор при передвижении на следующую точку наблюдени принимает ориентацию нижнего. Из-за различий в изготовлении приборов и неправильностей в геометрии скважин накапливаетс ошибка в ориентации. Увеличение числа колес по длине окружности увеличивает точность ориентации в этом случае. Ошибка в ориентации на-: капливаетс и за счет того, насколько точно ориентаци нижнего прибора передаетс на датчик угла верхнего по металлорукаву через разв зывающее устройство, которое также имеет трение вращени . В качестве датчика угла можно использовать сельсин или датчик угол-код, например типа ДП-2М. Самой точной, но более сложной в осуществлении, вл етс система передачи угла ориентации от прибора к прибору по пол ризованному лучу света , которую здесь также можно применить . По сравнению с гироскопическим устройством ориентации сейсмоприемников данный зонд проще, надежнее и экономичней . Дл того, чтобы подготовить к спуску в скважину многоточечный зонд с гироскопической системой ориентации , требуетс подать не менее 9команд: обращение к прибору, контроль ориентации, включение гиромотора и др. Кроме того, при подаче команд об зательно нужно соблюдать их очередность. Все это требует высокой собранности оператора, неослабного его внимани . Затраты времени при этом составл ют не мене 30 мин, при переходе от точки к точке - не менее 10мин. Это при условии безошибочной работы оператора. А так как примен емые гироскопы обладают высоким собственным дрейфом и уходы их несистематические (так как завис т от множества факторов: трение в подшипниках, изменение температуры, ударные нагрузки и др.) , то большие затраты времени при спуске прибора в скважину и при переходах на точки наблюдени внос т значительные погрешности в ориентировании сейсмоприемников и подвергают сомнению результаты геофизических наблюдений. 79 При эксплуатации многоточечного трехкомпонентного гироскопического зонда знаний геофизика-оператора (а это, как правило, техники-геофизики совершенно недостаточно. Таких oneраторов необходимо специально обучат либо вводить .дополнительно в штат геофизического отр да инженера, хорошо разбирающегос в радиоэлектронике . Предлагаемый же способ и устроиство просты по своей сути и при эксплуатации не требуют подготовки кадров. Ремонт и настройка таких блоков гироскопического зонда как система ориентации и система упрйвле ии в полевых услови х невозможны, так как требуют привлечени специальной аппаратуры, которой геофизиче кие подразделени не обеспечиваютс . Например, аппаратуры дл проверки работы гироскопа. Устройство может работать без помех в услови х повышенных (более +120°С) температур. Ги роскопические же зонды без термостабилизирующих устройств могут работат только до (+60).- (+80)С. Зонд предпочтительно использовать дл работы в новых скважинах, в кото рых обсадные трубы незначительно изменены коррозией. Каротаж скважины можно проводить как традиционным способом снизу ввер так и сверху вниз. Приборы зонда рекомендуетс оснас тить центрирующим прижимным устройст вом. Можно предусмотреть, чтобы при срабатывании прижима колеса отжимались от стенки скважины и фиксировались в корпусе прибора. Конструкцию можно выполнить так, чтобы колеса Прибора, распрложенные на разных уровн х (глубины скважины), отжимались .автономно. Такое устройство при поочередном отжимании колес позвол ет переходить приборам зонда с одного диаметра обсадной трубы на другой без потери ориентации. Формула изобретени Многоприборный трехкомпонентный ориентируемый зонд, состо щий из нескольких соединенных кабелем приборов , каждый из которых содержит контейнер с сейсмоприемниками, систему дистанционной передачи угла и принудительной opиeнtaции контейнеров по азимуту относительно корпуса прибора , «отличающийс тем, что, с целью повышени надежности, упрощени конструкции и уменьшени стоимости многоприборного трехкомпонентного ориентируемого зонда, он снабжен разв зывающими устройствами с датчиками угла, соедин ющими приборы посредством металлорукава, а корпуса приборов снабжены не менее чем трем группами направл ющих колес , имеющих две степени свободы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР If BftlGS, кл. G OVV 1/16, 1968. This invention relates to seismic surveys and is intended to orient seismic receivers in cased wells in order to obtain azimuth oriented seismic records. For orientation of seismic receivers in cased wells, devices based on the use of well inclinometry data can be used. Til Orientation devices of seismic receivers based on the use of inclinometry data can only work in inclined wells. At the same time, with a decrease in the angle of inclination, the orientation accuracy drops sharply. Devices based on the use of gyroscopes 21 are known. The use of a gyroscopic orientation system is associated with a decrease in reliability, since the horiscope is an electromechanical system with a large number of elements of high complexity; with an increase in well cost. devices, since the cost of gyrosht; po8, which meets the technical requirements of the wellbore seismic equipment being developed, is estimated at tens of thousands of rubles, as well as with a decrease in performance associated with the time spent in starting and decelerating the gyromotor. A multi-instrument three-component probe is known, consisting of several cable-connected instruments, each of which contains a container with geophones, a system for remote angle transmission and forced orientation of containers in azimuth relative to the instrument case. In this probe, only one of the instruments has a gyroscopic system, while the others are oriented along a 3J polarized light beam. This structure is equipped with || complex, expensive gyroscopic system, has low orientation accuracy, since it uses a gyroscope of the type with its own drift S (Q ° per hour. The purpose of the invention is to increase reliability, simplify the design and reduce the cost of a multi-device three-component oriented probe. To achieve this Multi-instrument targets a three-component probe consisting of several interconnected instrument cables, each of which contains a container with seismic receivers, a system for remote angle transmission and forced orientation The container units are azimuthal relative to the instrument case, equipped with diverting devices with angle sensors connecting the instruments by means of a metal hose, and the instrument cases are equipped with at least three groups of guide wheels, each having two degrees of freedom. a three-component orientable probe consisting of two instruments; figure 2 is a sketch of the expanding device. The probe (fig. 1) consists of two instruments 1 and 2 connected by a cable 3 and a metal hose. Separating devices 5 with current collectors (not shown) are installed in the upper and lower parts of the device 1, as well as in the lower part of the device 2. Instruments 1 and 2 contain containers 6 with seismic receivers, rotating on supports 7 and systems for remote angle transmission and forced orientation 8. 8 sensors 9 are mounted to the lower disconnecting device of the devices. The stator is fixedly fixed relative to the upper part of the extension device, and the rotor relative to the bottom. The devices move along the borehole on the wheels 10. The sketch of the decoupling device (Fig. 2) is a movable coupling consisting of a casing of a semi-coupling 11 with a cover 12 and a cap 13 and from a tubular shaft-coupling 1. Between the coupling half are articulated by means of thrust 15 and radial-resistant 16 bearings. Bearings in the housing and on the shaft are held by nuts 17 and 18. To seal the internal cavity, seals 19 and 20 are supplied. Non-conducting electric current-liquid, such as transformer oil or condenser oil, is poured into the cavity. An annular current collector 21 and an angle sensor 9 are installed in the cavity of the separating device. In addition, in FIG. Figure 2 shows the cable lug 22, the flare nut 23 and the head of the downhole tool 2k. The cases of all downhole tools of the probe for unimpeded movement along the well bore are equipped with at least three groups of guide wheels 10 located symmetrically relative to the longitudinal axis of the bodies. The planes of rotation of the wheels, intersecting, form a line located along the longitudinal axis of the well, which excludes rotation of the body relative to the wall of the well in the azimuth plane during its translational motion along the wellbore. The wheels 10 should be pressed against the borehole wall, for example, with springs. At the same time, the clamping force must be such that the sliding friction of the wheels in the azimuthal plane is much greater than the rolling pitch in the direction of the tool movement along the borehole. Metal hose 4 is a flexible, corrugated, sealed pipeline, braided and equipped with connecting end fittings. Type of sleeve 4603A-1-20-3 OST 100697-7. This metal hose is used as a stabilizing bond that keeps the orientation of the probe devices in one direction. For decoupling from mechanical stresses accumulated on cable 3 during its winding and unwinding from the winch drum and leading the logging probe during lifting operations during rotation, an isolating device 5 with a current collector is placed between the cable and the upper probe device. Similar separation devices are installed at the lower end of all downhole tools. Through the separator, the device turns in the azimuthal plane, relative to the corresponding upper gear. Pa, through the metal hose part, is transmitted to the axis of the rotor of the angle of the system of orientation of the upper device. At this m., The angle sensor 9 of the upper device orientation system shows, at the first upper point of observation (at well logging from top to bottom) the azimuth angle to which the lower device case is turned relative to the corresponding upper case device, i.e. fixes the orientation of the lower device. At the next observation point, the instrument takes the orientation of the lower one at the previous point, therefore the true orientation angle of the lower instrument is found by summing this reading of the angle sensor 9 and the orientation angle of this instrument at the previous point. On subsequent points - by summing the readings of the angle sensor 9 at each given point and all previous ones. In this case, the true orientation angle of each downstream probe device is determined by summing the angles of all upper instruments at all observation points. Multi-instrument three-component oriented probe works in a well not as follows. The body of each device is provided with at least three groups of guides supported on the walls of the well by a number of wheels, the planes of rotation of which intersect coincide with the longitudinal axis of the well. When logging inclined wells. Instruments should move (for example, under the influence of gravity), repeat all the bends of the well. If the planes of rotation of the wheels were fixed and, intersecting, would coincide only with the longitudinal axis of the instrument case, the device would not be able to move along the curve of an inclined well, since the well, having a rotation in space, dictates the rotation and the device in the same direction and it cannot turn, since the planes of rotation of the wheels are fixed and coincide only with the longitudinal axis of the device, and the friction of the wheels in the azimuth plane is large and does not allow the device to rotate relative to the borehole wall. Therefore, in order for the device to move along the bend of the well, without detaching the wheels from the wall, it is necessary that the planes of rotation of the wheels, intersecting, coincide in the bend with the longitudinal axis of the well. To do this, it is necessary that each wheel, when moving along the bending of the well, changes the inclination of its plane of rotation relative to the longitudinal axis of the device until it coincides with the longitudinal axis of the well, i.e. that the wheels have a degree of freedom in the angle of inclination of the plane of rotation. A necessary device for this device is the condition that all bends be repeated by the device as the probe moves along the trunk of inclined wells and all devices move along the same trajectory, since only in this case the upper device accepts the lower orientation when moving to the next observation point. Due to differences in instrument manufacturing and irregularities in the geometry of the wells, an error in orientation accumulates. Increasing the number of wheels along the circumference increases the orientation accuracy in this case. An error in the orientation of the on-line is accumulated due to how accurately the orientation of the lower device is transmitted to the sensor of the angle of the upper along the metal pipe through the decoupling device, which also has friction of rotation. As the angle sensor, you can use the selsyn or the angle-code sensor, for example, the DP-2M type. The most accurate, but more difficult to implement, is the system for transmitting the orientation angle from the instrument to the instrument along a polarized light beam, which can also be used here. Compared with a gyroscopic device targeting seismic receivers, this probe is simpler, safer and more economical. In order to prepare a multipoint probe with a gyroscopic orientation system for launching into the well, at least 9 commands must be submitted: device reference, orientation control, turning on the gyromotor, etc. In addition, when giving commands, one must always follow their sequence. All this requires a high degree of composure of the operator, his constant attention. The time spent in this case is not less than 30 minutes, and when going from point to point is not less than 10 min. This is subject to error free operation of the operator. And since the gyroscopes used have a high intrinsic drift and their departures are non-systematic (since they depend on many factors: friction in bearings, temperature change, shock loads, etc.), the time spent running the instrument into the well and during transitions to observation points introduce significant errors in the orientation of the seismic receivers and cast doubt on the results of geophysical observations. 79 When operating a multipoint three-component gyroscopic probe, the knowledge of the operator's geophysics (and this, as a rule, geophysical technicians are completely inadequate. Such operators need to be specially trained or introduced to the staff of the geophysical department of an electronics engineer who is well versed in electronics. they are simple in nature and do not require training in operation. Repair and adjustment of such gyroscopic probe units as the orientation system and the control system conditions are impossible, since they require the use of special equipment, which geophysical units are not provided. For example, equipment to test the gyroscope operation. The device can operate without interference in conditions of elevated (more than + 120 ° C) temperatures. However, gyroscopic probes without thermally stabilizing The devices can work only up to (+60) .- (+80) C. The probe is preferably used for operation in new wells, in which the casing is slightly modified by corrosion. Well logging can be carried out both in the traditional way from the bottom up and from the top down. It is recommended to equip the probe devices with a centering pressure device. It can be envisaged that when the pressure is triggered, the wheels are pressed from the borehole wall and fixed in the instrument case. The design can be made so that the wheels of the Instrument, located at different levels (depth of the well), are squeezed autonomously. Such a device, while alternately pressing the wheels, allows the probe devices to be transferred from one casing diameter to another without loss of orientation. A multi-device three-component orientated probe consisting of several cabled instruments, each containing a container with seismic receivers, a system for remote angle transmission and forced container optimization in azimuth relative to the instrument case, "characterized in that, in order to increase reliability, simplify the design and reduce the cost of a multi-instrument three-component oriented probe, it is equipped with diverting devices with angle sensors connecting the device s by means of the metal hose, and the enclosures of the instruments are equipped with at least three groups of guide wheels having two degrees of freedom. Sources of information taken into account in the examination 1. The author's certificate of the USSR If BftlGS, cl. G OVV 1/16, 1968.
2.Виноградов Ф.В. Некоторые результаты опробовани скважинного трехкомпонентного сейсмоприемника с автоматической ориентировкой в сб. Поперечные и обменные волны в сейсморазведке , Н., Недра, 1967, l tl-litS. 2. Vinogradov F.V. Some results of testing a three-component downhole seismic receiver with automatic orientation in coll. Transverse and exchange waves in seismic exploration, N., Nedra, 1967, l tl-litS.
3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2771.935/18-25, кл. G 01 V 1АО, 1979 (прототип).3. USSR author's certificate for application number 2771.935 / 18-25, cl. G 01 V 1AO, 1979 (prototype).
лгlg
10ten
2222