Устройство для ориентации сейсмоприемников в скважине

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ / СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ В СКВАЖИНЕ ПО авт. св. 920605, о т л и ча ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства-, старший разряд датчика угол-код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования через -схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которой дополнительно соединен с одним из выходов блока определения и преобразования рассогласования, а к выходам усилителя подключены два компаратора, стробирующие входы которых соединены с электромагнитом арре;гира гироскопа и каротажным кабелем, а выходы - через триггер с двунаправленным ключом.

„„SU„„A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Р G 01 V 1/40

) "" -""" М-"Р-,.. = = 1".-««:атэс

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ

СЕЙСМОПРИЕМНИКОВ В СКВАЖИНЕ по (61) 920605 (21) 3475372/18.-25 (22) 28.07.82 (46) 07.11.83. Бюл. 9 41 (72) Б.П; Балаыов, В.M. Антоненко

«/

В.В. Воевода и А.М. Веретельников (71) Сибирское особое конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтегеофизика" (53) 550.83(088.8) (56) .1. Авторское свидетельство СССР

9 920605, кл. G 01 ч 1/40, 1980 (прототип). авт. св. Ю 920605, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, старший разряд датчика угол-код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования через схему ИСКЛЮЧИЯЦЕЕ ИЛИ, другой вход которой дополнительно соединен с одним из выходов блока определения и преобразования рассогласования, а к выходам усилителя подключены два компаратора, стробируюшие входы которых соединены с электромагнитом арретира гироскопа и каротажным кабелем, а выходы — через триггер с двунаправленным ключом.

1053039

Изобретение относится к сейсмическим исследованиям и предназначено для получения ориентированных в пространстве сейсмических записей в скважинах..

По основному авт. св. 9 920605 известно устройство для ориентации в скважине сейсмоприемников много точечного ориентируемого скважинного трехкомпонентного зонда, содержащее гироскоп, на внутренней рамке которого закреплен датчик гироскопа усилитель, блок сейсмоприемииков, жестко связанный с наружной рамкой гироскопа и помещенный в контейнер; ось вращения которого связана с ро- 15 тором датчика угол-код, другой конец которого через редуктор сое:динен с исполнительным двигателем, блок определения .и преобразования рассогласования и двунаправленный ключ, при этом датчик угол-код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования, выходы которого .соединены с первой парой входов двунаправленного ключа, вторая пара входов которого соединена . с выходами усилителя, вход последнего подключен к датчику гироскопа, два выхода двунаправленного ключа соединены с исполнительным двигателем. 30

Перед. спуском в скважину скважинный прибор по метке на охранном кожухе ориентируется на устье скважины в направлении Север-Юг, которое считается нулевой точкой отсче- 35 та азимута. Затем на пульте управле -, ния скважинными прибором устанавливается нулевое значение угла поворота относительно нулевой точки отсчета азимута. Таким образом, контейнер 4О с сейсмоприемниками сориентирован в направлении Север-Юг. После разгона гиромотора и включения электромаг« нита арретира внутренние, рамки гироскопа освобождаются от Фиксаторов 45 арретирующего механизма, гироскоп становится свободным, и система. ориентации входит в режим слежения.

При спуске в скважину скважинный йрибор начинает вращаться. Одновременно начинает поворачиваться контейнер с сейсмоприемниками, но сигнал ра.ссогласования с выхода датчика гироскопа воздействует на исполнительный двигатель, который поворачивает контейнер с сейсмоприемника- - 55 ми в направлении, противоположном вращению корпуса скважинного прибора до тех пор, пока сигнал рассогласования с датчика гироскопа не уменьшится, а система не войдет в зону 60 нечувствительности. Таким образом, контейнер с сейсмоприемниками удерживается в направлении Север-Юг fi) .

Однако механическая. система передачи, которая связывает исполнительный двигатель через редуктор о контейнером с сейсмоприемниками, как и всякая механическая, в част- . ности зубчатая система передачи, имеет люфт, угол которого больше зоны нечувствительности датчика гироскопа. Поэтому, когда исполнитель-. ный двигатель возвращает контейнер с сейсмоприемниками в нулевое положение, .контейнер по инерции вледст, вие наличия люфта проскакивает зону нечувствительности датчика гироскопа и с выхода датчика гироскопа появ ляется сигнал .рассогласования обратной полярности, который воздействуя на исполнительный двигатель, поворачивает контейнер в обратную сторону. Таким образом, контейнер с сейсмоприемниками и жестко связанный с ыим гироскоп совершают пос тоянные колебательные движения относительно нулевой точки отсчета азимута. Кроме того, отрицательное дей ствие механического люфта сказываемся и при принудительной ориентации блока сейсмоприемников, когда гироскоп заарретирован..Если необходимо повернут блок сейсмоприемннков на 300О, то по инерции, за счет . люфта, блок сейсмоприемников про ходит нулевую точку отсчета азимута, и коды с датчика угол -- код не будут равны. заданным пропорциональным углу 300 кодам, и блок с сейсмоприемниками начнет снова поворачиваться до того момента, пока коды сравняются, система входит в неуправляемый режим.

Опыт работы с макетом многоточечного ориентируемого.скважинного трехкомпонентного,зонда ИОСТ показывает., что при таком способе слежения угла в процессе работы люфт увеличивается, сильнее изнашиваются механические узлы системы ориентации (т.е. редуктор, гироскоп, электромотор, подшипники), вследст.вие чего увеличивается потребляемая мощность, снижается точность, .увеличивается уровень помех, вызванных постоянными переключениями в питакщих цепях.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ориентации сейсмоприемников в скважине старший разряд датчика угол — код соединен с блоком определения и преобразования рассогласования через схему ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, другой вход которой дополнительно соединен с одним из выХодов блока определения и преобразования рассогласования, а к выходам усилителя подключены два компаратора, стробирующие вхо- . ды которых одновременно соединены ñ электромагнитом арретира и каро10530 39

tO тажным кабелем, а выходы — через триггер с двунаправленным ключом.

На чертеже изображена схема устройства для ориентации сейсмоприемников в скважине.

Устройство содержит гироскоп 1, на внутренней рамке которого, вращающейся в азимутальной плоскости, закреплен датчик 2 гироскопа. Токосъемники датчика 2 гироскопа закреплены на корпусе гироскопа 1; внутренние рамки которого застопорены с помощью фиксаторов арретирующего механизма, приводимых в действие электромагнитом. Наружная рамка (корпус) гироскопа 1 жестко связана 15 с блоком 3 сейсмоприемников, содержащим три ортогонально расположенных сейсмоприемника Х. У, . Блок.

3 сейсмоприемников установлен в контейнер, ось вращения которого связана с одним концом ротора датчика 4 угол — код, другой конец ротора через редуктор 5 соединен с исполнительным двигателем б, датчик 2 гироскопа соединен с исполнительным двигателем 6 через усилитель 7 и дву направленный клкч 8, другие входы которого соединены с выходом датчика

4 угол — код через блок 9 определения и преобразования рассогласования последний может содержать три цифро- 30 вые компаратора 10 (СС1), 11 (СС2) и

12 (CC3%, арифметическое логическое устройство(АЛУ) 13 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, соединенные с выходом датчика 4 угол - код 35 и картотажным кабелем, через .логические схемы И 15, ИЛИ 16 и 17, НЕ

18 и 19 и ключ 20 — с двунаправленным ключом 8. Старший разряд датчика

4 угол — код дополнительно соединен с блоком 9 определения и преобразования рассогласования через схему

ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 21, другой вход которой,дополнительно соединен с одним из выходов блока 9 огределения.и преобразования рассогласования. K 45 выходам усилителя 7 подключены входы компараторов 22 и 23, стробирукщие входы которых соединены с электромагнитом арретира гироскопа 1 и каротажным кабелем, а выходы — с входамй триггера 24, выход которого соединен с управляющим входом двунаправленного ключа 8.

Устройство работает следующим

;образом.

При предварительной регулировке устройства (например, в процессе изготовления) определяют максималь но возможное напряжение рассогласоF вания на выходе усилителя 7, появляю щееся при повороте гироскопа на угол равный +З,ОО, и устанавливаю на входах компаратора 22 опорные на спряжения 4П< и Оп ° равные ему по амплитуде, но противоположной полярности. Перед спуском скважинный прибор ориентируют в направлении СеверЮг, включают. систему ориентации, определяют нулевую точку отсчета ази мута и на пульте управления устанавливают нулевое значение угла поворота. При этом гироскоп эаарретирован и начальной установкой с выхода компаратора 22 триггер 24 запрещает подачу через двунаправленнъ1й ключ 8 на исполнительный двигатель

6 напряжения рассогласования с датчика 2 гироскопа через усилитель 7 мощности, После разгона гиромотора и вклк1чения электромагнита арретира внутренние рамки гироскопа 1 освобождают ,ся от фиксаторов арретирующего механизма и гироскоп 1 приобретает три степени свободы, т.е. становится свободным. Ось вращения гиромотора за счет кинематического момента сохраняет свою. ориентацию в пространстве неизменной, и ее направление становится начальной точкой отсчета азимута.

При спуске скважинный прибор, а вместе с ним гироскоп 1 и блок 3 сейсмоприемников начинают поворачи ваться. Напряжение рассогласования с .выхода усилителя 7 мощности возрастает до тех пор, пока не станет равным0О, или0ээ, в зависимости от того, в какую сторону вращается гироскоп 1 с блоком 3 сейсмоприемников. Как только напряжение рассогласования станет равным одному иэ опорных напряжений, компаратор 22 устанавливает триггер 24 в другое (например, единичное) состояние и потенциал с выхода триггера 24 разрешит подачу напряжения рассогласования с усилителя 7 через двунаправленный ключ В на исполнительный двигатель 6. Сигнал рассогласования дает возможность поворачивать исполнительный двигатель 6 до тех пор, пока напряжение .рассогласования не станет равным нулю. Тогда выходное напряжение с компаратора 23 через триггер

24 запретит прохождение напряжения рассогласования на исполнительный двигатель б, и гироскоп 1 с блоком

3 сейсмоприемников будут снова поворачиваться до тех пор, пока напряжение рассогласования с усилителя 7 мощности снова не станет равным одно-. му иэ опорных напряжений.Uttttq имад

Таким образом, вместо постоянных со;вершаемых колебательных движений

:контейнер с сейсмоприемниками и жест ко связанный с ним гироскоп будут совершать односторонние довороты до нулевого-положения только в моменты, когда напряжение рассогласования на выходе усилителя 7 достигает максимального значения.

Принудительная ориентация блока

3 сейсмоприемников осуществляется с.!

1053039 согласования. поступает непрерывно меняющийся код обратной связи. Таким образом, сравнение кодов происходит непрерывно, и высокий потенциал появляется на выходе схемы ИЛИ 16 на время, определяемое временем сравнения младших разрядов. Это обеспечивает пошаговый режим работы исполнительного двигателя б, что позволяет преодолеть его инерционность, 1О путем реверсирования на время, соответствующее времени существования младшего разряда.

При всех результатах сравнения кодов углов поворота, меньших 360 на выходе схемы ИСКЛЮЧАКМЦЕЕ ИЛИ 21 прйсутствует высокий потенциал, который разрешает прохождение управляющих импульсов через схему ИЛИ 16 блока 9 определения и преобразования рассогласования и заставляет вращать ся исполнительный двигатель б.

В случае, когда угол поворота бло» ка 3 сейсмоприемников равен 366 на выходе схемы ИСКЛЮЧАОЩЕЕ ИЛИ 21, соединенном с выходом цифрового компаратора 10 (CC1), появляется высокий потенциал, равный потенциалу на другом ее входе, и на схему ИЛИ 16 подается низкий потенциал, изменяющий состояние на ее выходе, кото30 рое изменяет полярность напряжения, подаваемого на исполнительный двигатель 6. Последний реверсируется,. гасится инерция, и двигатель входит в управляемый режим.

Таким образом, точность принудительной ориентации сохраняется очень высокой (+ 1 младшего разряда), а точность отслеживания .нулевой точки азимута существенно повышается за -. счет исключения постоянных колебатель.ных движений системы ориентации. о-. Повышается долговечность механических узлов системы, в частности редук- тора 5, гироскопа 1 и исполнительного двигателя б, за счет сних.ения кине45 матической нагрузки. Уменьшается износ механических узлов устройства и повышается точность их работы (уменьшаются люфты).. Поскольку исполнительный двигатель б включает5О ся значительно реже, уменьшается потребляемая мощность и снижается уррвень помех, вызываемых частыми переключениями двигателя. Совокупность указанных преимуществ предла55 гаемого устройства .обеспечивает повы. шение его надежности в целом..

Заказ 8866/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул Проектная, 4 помощью датчика 4 угол - код, блок

9 определения и преобразования рассогласования, двунаправленного ключа 8, исполнительного двигателя б и схемы ИСКЛЮЧАОЦЕЕ ИЛИ 21.

При выключении электромагнита арретира на двунаправленный ключ

8 поступает управляющий сигнал, который разрешает подачу напряжения на исполнительный двигатель б от бло ка 9 определения и преобразования рассогласования. Код команды (код A для старших разрядов и код g для младших разрядов), -пропорциональный заданному углу поворота блока 3 сей смоприемников, поступает с поверхности по .каротажному кабелю на один иэ входов блока 9 определения и преобразования рассогласования, на входы цифровых компараторов 10 (CC1)

11 (СС2) и 12 (ССЗ) которого с выхода датчика 4 угол — код подается код обратной связи (код В для старших разрядов и код Ь для младший разрядов), а на вход схемы ИЛИ 16 через схему ИСКЛЮЧАМХЦЕЕ ИЛИ 21 подается код дополнительного старшего разряда датчика 4 угол — код, пропорциональный углу 360 . Цифровые компараторы 10 (СС1) и 11 (СС2) осуществляют сравнение кодов стар.ших разрядов входной команды (код A) с соответствующими разрядами кодов обратной связи (код В). Сравнение младших разрядов производится цифровым компаратором 12 (CC3). В том случае, если сравнение старших разрядов дает результат A=B, а сравнение младших разрядов — 0 >х Ь, или . сравнение только старших разрядов дает результат A > В, на выходе схемы ИЛИ 16 появляется высокий потен. циал (логиЧеская "1") . При любых других результатах сравнения на вых де схемы ИЛИ 16 появляется низкий . потенциал (логический "О") . ПОтенциал с выхода схемы ИЛИ 16 подается на ключ 20, определяя полярность аналогового напряжения, поступающего на ключ 20 с ПАП 14, преобразующего разность кодов (а -Ъ), вычисленную АЛУ. 13 в эквивалентный аналоговый сигнал. Поступающее с блока 9 определения и преобразования рассогласования напряжение заставляет вращаться вал исполнительного двигателя 6, при повороте которого с датчика 4 угол †: код в блок

9 определения и преобразования рас.Составитель Н, Редактор М. Ткач Техред t1.Тепер

Журавлева

Корректор,Ю. Макаренко