Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр


 


Владельцы патента RU 2488849:

Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)

Изобретение относится к устройствам для измерения величины сейсмических колебаний горных пород. Сущность: устройство включает блок сбора данных (9) с основным источником питания (10), блок электроники (5), состоящий из аналого-цифрового преобразователя (6), соединенного с микропроцессором (7), и трехкомпонентный акселерометрический датчик (2), соединенный с аналого-цифровым преобразователем (6). При этом устройство снабжено наклономером (3), трехкоординатным магнитометром (4) и установленным в блоке электроники (5) вторичным источником питания (8). Наклономер (3) и трехкоординатный магнитометр (4) соединены с микропроцессором (7). Трехкомпонентный акселерометрический датчик (2), наклономер (3), трехкоординатный магнитометр (4) и блок электроники (5) соединены с вторичным источником питания (8) и установлены в водонепроницаемом корпусе (1), выполненном из нержавеющей стали. Технический результат: повышение точности измерения сейсмических колебаний. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений величины сейсмических колебаний горных пород на разной глубине с определением угловой ориентации скважинного трехкомпонентного цифрового акселерометра для повышения точностных характеристик получаемой информации и выявления направления на источник возбуждения сейсмических волн.

Известно устройство для азимутальной ориентации трехкомпонентного сейсмометра, включающее произвольно ориентированный и опорный ориентированный сейсмометры, при этом эти сейсмометры лежат в разных плоскостях (RU, патент №2022302, G01V 1/16, 1990).

Недостатком данного устройства является низкая точность и достоверность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для азимутальной ориентации, включающее блок сбора данных с источником питания, блок электроники, состоящий из аналого-цифрового преобразователя, соединенного с микропроцессором, и трехкомпонентный акселерометрический датчик, соединенный с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), датчик горизонтальный, установленный на поворотном столе с круговой отсчетной шкалой и редуктором, выход которого соединен с одним из входов АЦП, а другой вход АЦП соединен с горизонтальной компонентой трехкомпонентного акселерометрического датчика, установленного в скважине, а также плату управления шаговым двигателем, коммутатор и шаговый двигатель, выходной вал которого соединен с входом редуктора, блок формирования импульсов, вход которого соединен с выходом сейсмометра, и реверсивный счетчик шагов, вход которого соединен с выходом блока формирования импульсов (RU, патент №2233459, G01V 1/16, 1/40, 2004).

Недостаткпми данного устройства являются низкая точность и достоверность измерения из-за высоких требований к идентичности характеристик горизонтального сейсмометра, установленного на поверхности, и горизонтальной компоненты трехкомпонентного сейсмометра, установленного в скважине, и значительных ошибках, которые могут возникнуть при повороте поворотного стола на угол, при котором разность показаний сейсмометров близка к 0, а также из-за не учета наклонов скважины от местной гравитационной вертикали, которые не измеряются.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения эффективности измерений сейсмических колебаний в скважине.

Техническим результатом является повышение точности и достоверности измерения сейсмических колебаний.

Технический результат в скважинном трехкомпонентном цифровом акселерометре, включающем блок сбора данных с основным источником питания, блок электроники, состоящий из аналого-цифрового преобразователя, соединенного с микропроцессором, и трехкомпонентный акселерометрический датчик, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, достигается тем, что он снабжен наклономером, трехкоординатным магнитометром и установленным в блоке электроники вторичным источником питания, при этом наклономер и трехкоординатный магнитометр соединены с микропроцессором, причем трехкомпонентный акселерометрический датчик, наклономер, трехкоординатный магнитометр и блок электроники соединены с вторичным источником питания и установлены в водонепроницаемом корпусе, выполненном из нержавеющей стали.

Введение в устройство наклономера необходимо для определения наклона акселерометра в скважине, а магнитометра - для определения ориентации акселерометра по сторонам света, что позволяет определять полное угловое положение скважинного трехкомпонентного цифрового акселерометра относительно вектора магнитного поля Земли в данном месте и местной гравитационной вертикали с дальнейшим пересчетом в географические координаты. Соединение наклономера и трехкоординатного магнитометра с микропроцессором необходимо для вычисления по получаемым от них данных по заданной программе величин углового положения трехкомпонентного акселерометра.

Установка трехкомпонентного акселерометрического датчика, наклономера, трехкоординатного магнитометра, блока электроники и вторичного источника питания в водонепроницаемом корпусе, выполненном из нержавеющей стали, дает возможность устанавливать акселерометр и в обводненных скважинах с агрессивными средами на глубине до 100 метров.

Приведение величин измеряемых по каждой из осей чувствительности скважинного трехкомпонентного цифрового акселерометра ускорений к географическим координатам с необходимой точностью (малой погрешностью) позволяет повысить точность получаемых данных о переменных ускорениях вмещающих грунтов по географическим координатам и, тем самым, достоверность измерений.

Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр поясняется чертежом, где на фигуре представлена общая схема устройства.

Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр состоит из герметичного водонепроницаемого корпуса 1, выполненного из нержавеющей стали, в котором размещены трехкомпонентный акселерометрический датчик 2, наклономер 3, трехкоординатный магнитометр 4, блок электроники 5. Блок электроники 5 включает аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, соединенный с микропроцессором 7, и вторичный источник питания 8, который обеспечивает необходимыми величинами напряжения питания все вышеуказанные устройства. Блок сбора данных 9 выполнен с основным источником питания 10. Выход трехкомпонентного акселерометрического датчика 2 соединен с входом АЦП 6. Выходы наклономера 3, трехкоординатного магнитометра 4 и АЦП 6 соединены с входом микропроцессора 7, а с его выхода сигнал поступает на блок сбора данных 9 по кабелю 11. Акселерометр опущен на тросе 12 в скважину 13. С помощью трехкоординатного магнитометра 4 измеряются все три компоненты магнитного поля Земли в системе координат, связанной с прибором. Учет данных с наклономера 3, который измеряет проекции ускорения свободного падения на оси чувствительности прибора, позволяет с помощью программы, зашитой в микропроцессоре 7, перейти к определению ориентации прибора в географических координатах Земли. С помощью скважинного трехкомпонентного цифрового акселерометра ведутся непрерывные измерения уровня сейсмического фона, тогда как его угловое положение определяется с периодичностью Т (задается программно), что позволяет вести наблюдения за деформационно-оползневыми процессами в районе скважины и учитывать их в ходе непрерывных сейсмических наблюдений.

Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр работает следующим образом.

Перед спуском акселерометра в скважину в память заносятся данные о величинах компонент магнитного поля Земли Нх, Ну, Hz, измеренные с помощью магнитометра 4. При этом акселерометр выставлен по вертикали и ориентирован так, что его горизонтальные оси чувствительности совпадают с направлениями на географический север и восток соответственно. После спуска акселерометра в скважину и окончательной его установки в ней на длительные измерения, подаются напряжения питания на магнитометр 4 и наклономер 3. В течение 10 мин с последующим усреднением данных проводятся измерения компонент магнитного поля Земли в координатах акселерометра, а также величин проекций ускорения свободного падения Gx, Gy, Gz на оси чувствительности акселерометра. Оси чувствительности магнитометра 4, наклономера 3 и трехкомпонентного акселерометрического датчика 2 в акселерометре совмещены. По измеренным компонентам магнитного поля Земли и ускорения свободного падения с учетом занесенных перед спуском в память данных вычисляются и запоминаются компоненты углового положения прибора в скважине относительно географических координат. После этого магнитометр 4 и наклономер 3 выключаются, и напряжение питания подается на трехкомпонентный акселерометрический датчик. Частота опроса данного датчика 2 не менее 40 Гц, данные о сейсмических колебаниях акселерометра по трем осям чувствительности, пересчитанные с помощью занесенных в память компонент углового положения акселерометра на оси, совпадающие с географическими координатами, передаются в цифровом виде в блок сбора данных 9.

Предлагаемый скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр позволяет повысить точность и достоверность измерений уровня и величины сейсмических колебаний в месте установки акселерометра за счет определения угловой ориентации скважинного трехкомпонентного цифрового акселерометра по азимуту и по отклонению оси акселерометра относительно местной гравитационной вертикали, а возможность повторных измерений углового положения акселерометра позволяет использовать его в системах мониторинга сейсмической опасности в течение долгого времени. Кроме того, небольшие габариты акселерометра позволяют проводить измерения в скважинах малых диаметров, а его герметичность и использование для изготовления корпуса нержавеющей стали делает акселерометр экологически безопасным и дает возможность использовать его в скважинах, заполненных агрессивными жидкостями. Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр позволяет не только автоматически определить его угловое положение, но и учитывать возможное изменение углового положения во времени.

Скважинный трехкомпонентный цифровой акселерометр, включающий блок сбора данных с основным источником питания, блок электроники, состоящий из аналого-цифрового преобразователя, соединенного с микропроцессором, и трехкомпонентный акселерометрический датчик, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, отличающийся тем, что он снабжен наклономером, трехкоординатным магнитометром и установленным в блоке электроники вторичным источником питания, при этом наклономер и трехкоординатный магнитометр соединены с микропроцессором, причем трехкомпонентный акселерометрический датчик, наклономер, трехкоординатный магнитометр и блок электроники соединены с вторичным источником питания и установлены в водонепроницаемом корпусе, выполненном из нержавеющей стали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к сейсмометрии, и может быть использовано при осуществлении геологоразведочных работ. .

Изобретение относится к области технических средств и способов охраны и может быть использовано для обнаружения движущихся нарушителей на расстоянии до 40 метров по их сейсмическим сигналам при охране территорий и подступов к различным объектам.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области сейсмометрии. .

Изобретение относится к приемникам сейсмических сигналов и может быть использовано при создании систем регистрации сейсмических данных. .

Изобретение относится к приемникам сейсмических сигналов и может быть использовано при создании систем регистрации сейсмических данных. .

Изобретение относится к приемникам сейсмических сигналов и может быть использовано при создании систем регистрации сейсмических данных. .

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при регистрации волновых процессов в скважинах при вертикальном сейсмическом профилировании. Заявлено устройство в виде цилиндрического контейнера с гнездами, в которых жестко закрепляются сейсмодатчики. Один из датчиков вертикальный, а ось его максимальной чувствительности направлена по оси прибора. Другой датчик горизонтальный и ось его максимальной чувствительности расположена в плоскости прижима перпендикулярно к продольной оси прибора. Кроме этого в контейнере жестко закрепляются еще два горизонтальных датчика в плоскости, перпендикулярной продольной оси прибора, под углом 45 град к вертикальной плоскости прижима по обе стороны от нее. Технический результат: повышение качества регистрации сейсмических колебаний в обсаженных и необсаженных скважинах. 2 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в составе гибкой протяженной буксируемой антенны при проведении гидроакустических исследований, в частности для измерения гидроакустических шумов в морях и океанах. Заявлен комбинированный гидроакустический приемник, содержащий корпус, датчик звукового давления и датчики колебательного ускорения. Корпус приемника выполнен в виде гантели круглого сечения, которая может быть разъемной. В торцевых поверхностях большего диаметра расположены каналы для размещения датчиков колебательного ускорения, а снаружи вокруг корпуса между торцевыми поверхностями установлен датчик звукового давления, выполненный цилиндрическим. Каналы расположены параллельно друг другу перпендикулярно продольной оси корпуса или перпендикулярно друг другу, а датчики колебательного ускорения размещены в них так, что их центры масс находятся на продольной оси симметрии корпуса. Технический результат: повышение помехозащищенности приемника. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных мероприятий. Модуль сейсмического модуля включает в себя чувствительные элементы, расположенные во множестве осей, чтобы детектировать сейсмические сигналы во множестве соответствующих направлений, и процессор, чтобы принимать данные из этих чувствительных элементов и определять наклоны осей относительно конкретной ориентации. Эти определенные наклоны используются, чтобы определить шум, который проник в сейсмический сигнал при конкретной ориентации из-за сейсмических сигналов, распространяющихся в других ориентациях. Собранные сейсмические данные, с учетом найденного наклона, поворачивают для передачи сигнала вдоль целевой ориентации без передачи какого-либо другого сейсмического сигнала в другой ориентации. Технический результат - повышение точности сейсморазведочных данных. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ сейсмических исследований, а также устройство и система для его осуществления. Способ предполагает возможность приема данных движения частиц и скорости вращения. Данные скорости движения частиц используются для получения характеристик волнового поля, а данные скорости вращения предназначены для отображения характеристик градиента волнового поля. Устройство включает в себя расстановку сейсмических сенсорных блоков, которые выполнены с возможностью осуществления измерений в связи с сейсмической разведкой, производимой на поверхности. Каждый сейсмический сенсорный блок включает в себя датчик движения частиц и датчик вращения. По найденным значениям характеристик волнового поля и градиента волнового поля строится изображение исследуемой геологической среды. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Заявленное изобретение относится к области технических средств охраны и может быть использовано для определения азимута на обнаруженный объект и расстояния до него по сейсмическому сигналу при охране протяженных участков местности, территорий и подступов к различным объектам. Устройство содержит три сейсмических приемника, три линии задержек, 2·n-корреляторов, два решающих устройства, вычислитель азимута, вычислитель скорости сейсмической волны, вычислитель расстояния. Для обеспечения однозначного измерения азимута обнаруженного объекта, а также определения скорости сейсмической волны, в устройстве вычисляются две временные задержки, а по априорно заданной функциональной зависимости вычисляется расстояние до объекта. Технический результат - повышение точности определения азимута обнаруженного объекта и расстояния до него. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Технический результат: возможность частотной и пространственной селекции источников сигналов. Сущность: устройство для определения направления на источник сигнала, содержащее последовательно соединенные первую магнитную антенну, ориентированную в направлении север-юг, и первый усилитель, последовательно соединенные вторую магнитную антенну, ориентированную в направлении запад-восток, и второй усилитель, последовательно соединенные третью антенну с круговой диаграммой направленности и третий усилитель, а также первый, второй и третий аналого-цифровые преобразователи (АЦП), подключенные к персональной электронно-вычислительной машине (ПЭВМ или микропроцессору), которая начинает цикл управления приемом и обработкой информации при превышении заданной величины сигналом от любой из указанных трех антенн, причем при появлении полезного сигнала производится вычисление направления на источник сигналов, дополнительно содержит блок системы единого времени (GPS или Глонасс) и блок связи с абонентами, подключенные к ПЭВМ, последовательно соединенные первый коммутатор, второй коммутатор, первый управляемый фильтр и четвертый АЦП, последовательно соединенные третий коммутатор, четвертый коммутатор, второй управляемый фильтр и пятый АЦП, последовательно соединенные первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и первый калибратор, последовательно соединенные второй ЦАП и второй калибратор, последовательно соединенные третий ЦАП и третий калибратор, последовательно соединенные четвертый ЦАП и формирователь, а также третий, четвертый и пятый управляемые фильтры, подключенные входами соответственно к первому, второму и третьему усилителям, а выходами подключенные соответственно к первому, второму и третьему АЦП, первый и второй смесители, а также гониометр, выполненный с размещенными на роторе, связанном с цифровым приводом и энкодером, первой и второй полевыми обмотками, взаимно перпендикулярными и подключенными соответственно к первому и второму усилителям, и с n размещенными вокруг ротора неподвижными искательными обмотками, подключенными к первому и третьему коммутаторам, причем первый и второй смесители первыми входами подключены к третьему усилителю, вторыми входами подключены соответственно к выходам первого коммутатора и третьего коммутатора, а выходами подключены соответственно ко вторым входам второго и четвертого коммутаторов, первый, второй и третий усилители выполнены управляемыми по фазовому сдвигу и усилению с управляющими входами, подключенными к ПЭВМ, управляющие входы управляемых фильтров подключены к выходу формирователя, выходы первого, второго и третьего калибраторов подключены соответственно к первой, второй и третьей антеннам, а привод ротора, энкодер, входы первого, второго, третьего и четвертого ЦАП, выходы четвертого и пятого АЦП и управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого коммутаторов подключены к ПЭВМ. 1 ил.

Изобретение относится к области сейсмоакустических исследований и касается устройства контроля динамических характеристик сейсмоакустических преобразователей. Устройство включает в себя излучающий элемент, исследуемый сейсмоакустический преобразователь, опорное зеркало, оптический фотоприемник, оптически квантовый генератор и оптическую призму с полупрозрачным зеркалом, расположенным под углом 45° к основанию. Призма расположена между излучающим элементом и исследуемым сейсмоакустическим преобразователем. В качестве излучающего и контролирующего элементов используется пьезокерамическое кольцо, концентрично с которым установлен оптический фотоприемник. Опорное зеркало и оптический фотоприемник акустически развязаны с излучающим элементом и призмой. Технический результат заключается в повышении чувствительности и упрощении конструкции устройства. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство содержит первую антенну 1, микробарометр 2, первый АЦП 3, второй АЦП 4, третий АЦП 5, четвертый АЦП 6, пятый АЦП 7, персональную электронно-вычислительную машины 8, блок системы единого времени (GPS или Глонасс) 9, блок связи с абонентами 10, первый усилитель 11, первый фильтр 12, второй усилитель 13, первый пороговый блок 14, схему ИЛИ 15, вторую антенну 16, третий усилитель 17, второй фильтр 18, четвертый усилитель 19, второй пороговый блок 20, третью антенну 21, пятый усилитель 22, третий фильтр 23, шестой усилитель 24, третий пороговый блок 25, седьмой усилитель 26, четвертый фильтр 27, восьмой усилитель 28, пятый фильтр 29, четвертый пороговый блок 30, первую схему И 31, первый ЦАП 32, первый калибратор 33, второй ЦАП 34, второй калибратор 35, третий ЦАП 36, третий калибратор 37, четвертый ЦАП 38, четвертый калибратор 39, пятый ЦАП 40, первый формирователь 41, шестой ЦАП 42, второй формирователь 43, первый таймер 44, вторую схему И 45, первый счетчик 46, тактовый генератор 47, второй таймер 48, первый квадратор 49, сумматор 50, первый делитель 51, пятый пороговый блок 52, третью схему И 53, третий таймер 54, четвертую схему И 55, второй счетчик 56, второй квадратор 57, третий квадратор 58, второй делитель 59, корректор 60, первый блок модуля 61, блок вычитания 62, второй блок модуля 63, шестой пороговый блок 64, пятую схему И 65, ключ 66, запоминающее устройство 67, третий блок модуля 68, шестую схему И 69, одновибратор 70, блок сравнения знаков 71. Технический результат заключается в возможности использования устройства на ближних расстояниях в реальном масштабе времени и увеличении помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов, поступающих с других азимутов. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Устройство содержит первую антенну 1, микробарометр 2, первый АЦП 3, второй АЦП 4, третий АЦП 5, четвертый АЦП 6, пятый АЦП 7, персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ или микропроцессор) 8, блок системы единого времени (GPS или Глонасс) 9, блок связи с абонентами 10, первый усилитель 11, первый фильтр 12, второй усилитель 13, первый пороговый блок 14, схему ИЛИ 15, вторую антенну 16, третий усилитель 17, второй фильтр 18, четвертый усилитель 19, второй пороговый блок 20, третью антенну 21, пятый усилитель 22, третий фильтр 23, шестой усилитель 24, третий пороговый блок 25, седьмой усилитель 26, четвертый фильтр 27, восьмой усилитель 28, пятый фильтр 29, четвертый пороговый блок 30, первую схему И 31, первый ЦАП 32, первый калибратор 33, второй ЦАП 34, второй калибратор 35, третий ЦАП 36, третий калибратор 36, четвертый ЦАП 37, четвертый калибратор 38, пятый ЦАП 39, первый формирователь 40, шестой ЦАП 42, второй формирователь 43, первый таймер 44, вторую схему И 45, первый счетчик 46, тактовый генератор 47, второй таймер 48, первый квадратор 49, сумматор 50, делитель 51, пятый пороговый блок 52, третью схему И 53, третий таймер 54, четвертую схему И 55, второй счетчик 56, второй квадратор 57, третий квадратор 58. Технический результат заключается в возможности использования устройства на ближних расстояниях в реальном масштабе времени и увеличении помехоустойчивости устройства при наличии мешающих сигналов. 1 ил.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике. Согласно заявленному способу дополнительно определяют механическое смещение рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика бесконтактным способом. Одновременно определяют первый нуль функции огибающей спектральной плотности мощности электрического сигнала на выходе исследуемого сейсмоакустического датчика. Проводят сравнение сигнала, пропорционального механическому смещению рабочей поверхности исследуемого сейсмоакустического датчика, и сигнала с выхода исследуемого сейсмоакустического датчика. По результатам сравнения судят о динамических характеристиках исследуемого сейсмоакустического датчика. Технический результат - повышение достоверности проводимого контроля.
Наверх