Сейсмоприемник с магнитной системой гашения собственных колебаний

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оценки подземных углеводородных пластов. Заявлен сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, который в некоторых вариантах реализации изобретения содержит корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин. Причем первый магнит подвешивается внутри корпуса с помощью одной или нескольких пружин, а указанная проводящая катушка располагается в магнитном поле первого магнита. Магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются снаружи указанного корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован так, чтобы отталкивать полюс первого магнита, ближайшего к этому магниту, предназначенному для гашения колебаний. Технический результат - повышение защищенности сейсмоприемника к воздействию внешних факторов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для обнаружения и оценки подземных углеводородных пластов используются различные типы инструментов. Одним из таких инструментов является сейсмоприемник, который обычно используется при выполнении сейсмических исследований (например, в процессе сейсмозондирования). Сейсмоприемник - это тип датчика движения, который преобразует обнаруженную сейсмическую активность в электрические сигналы. В частности, типичный сейсмоприемник содержит подпружиненный магнит, расположенный внутри проводящей катушки. Сейсмическая активность заставляет подпружиненный магнит двигаться, тем самым генерируя электрический сигнал в катушке, величина которого пропорциональна скорости перемещения магнита. Таким образом, величина электрического сигнала отражает степень сейсмической активности, действующей на сейсмоприемник.

Сейсмоприемники иногда используются в приложениях сейсмики в процессе бурения (СПБ). В обычном приложении СПБ сейсмоприемник соединяется с бурильной колонной, и, когда начинается бурение, сейсмоприемник опускается в подземный пласт. Когда сейсмоприемник достигает глубины, на которой должно выполняться сейсмическое зондирование, бурение временно останавливается, генерируются сейсмические колебания (например, путем контролируемого взрыва на поверхности Земли), и сейсмоприемник измеряет возникающую сейсмическую активность в месте своего нахождения в скважине. В процессе перемещения до глубины, на которой выполняется сейсмическое зондирование, сейсмоприемник подвергается воздействию условий бурения и в забое, таким как вибрации при бурении, поскольку он «путешествует» на бурильной колонне до целевой глубины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Соответственно, на фигурах и в последующем описании раскрыты сейсмоприемник с магнитной системой гашения собственных колебаний. На фигурах:

На Фиг. 1 проиллюстрирована принципиальная схема среды бурения.

На Фиг. 2A проиллюстрирована схема сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний, который включает в себя внешние магниты, предназначенные для гашения колебаний.

На Фиг. 2Б проиллюстрирована схема сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний, который содержит внутренние магниты, предназначенные для гашения колебаний.

На Фиг. 3 проиллюстрирован график, отображающий величину напряженности поля, действующего между магнитами сейсмоприемника в зависимости от расстояния между магнитами.

На Фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема способа создания и использования сейсмоприемника с гашением собственных колебаний.

Однако следует понимать, что конкретные варианты реализации, приведенные на фигурах и подробное описание, не ограничивают изобретение. Напротив, они обеспечивают основу для специалиста в данной области, чтобы различать альтернативные формы, эквиваленты и модификации, которые охватываются вместе с одним или несколькими из приведенных вариантов реализации в объеме прилагаемой формулы изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описывается новый вариант сейсмоприемника с магнитной системой гашения собственных колебаний. Сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний обычно содержит корпус и магнит, подвешенный внутри корпуса с использованием нескольких катушек. Магнит примыкает к электропроводящей катушке. В некоторых вариантах реализации изобретения магнит может быть расположен внутри, но при этом не касается проводящей катушки, хотя любой вариант реализации изобретения, в котором генерируется переменный ток в проводящей катушке на основе движения магнита относительно катушки, рассматривается и входит в объем этого описания изобретения.

Сейсмоприемник дополнительно содержит магниты, предназначенные для гашения колебаний, на противоположных концах сейсмоприемника, то есть концах сейсмоприемника, которые совпадают с осью движения магнита в сейсмоприемнике. Во многих случаях подпружиненный магнит будет перемещаться в вертикальном направлении в результате воздействия на сейсмоприемник механической энергии (например, сейсмических волн, вибраций бурения). Таким образом, в таких вариантах реализации изобретения, магниты, предназначенные для гашения колебаний, будут располагаться на вертикальных концах сейсмоприемника. В некоторых вариантах реализации магниты, предназначенные для гашения колебаний, будут располагаться вне корпуса сейсмоприемника, например они могут быть соединены с внешними поверхностями корпуса сейсмоприемника. В некоторых вариантах реализации изобретения магниты, предназначенные для гашения колебаний, будут располагаться внутри корпуса сейсмоприемника, например, они могут быть соединены с внутренними поверхностями сейсмоприемника. Предусмотрены другие варианты реализации изобретения, такие как те, в которых один из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, соединяется с внутренней поверхностью корпуса сейсмоприемника, а другой подобный магнит соединяется с внешней поверхностью корпуса сейсмоприемника или такие, как те, в которых магниты, предназначенные для гашения колебаний, связаны с другими структурами снаружи или внутри сейсмоприемника, кроме самих поверхностей корпуса. В любом случае, магниты, предназначенные для гашения колебаний, ориентированы так, что они отталкивают подпружиненный магнит, когда магнит перемещается вперед и назад под воздействием механической энергии, действующей на сейсмоприемник. Например, если подпружиненный магнит имеет северный полюс, ориентированный в сторону верхней части корпуса сейсмоприемника, а южный полюс ориентирован в сторону нижней части сейсмоприемника, то магнит, предназначенный для гашения колебаний, который соединен с верхней частью корпуса, будет ориентирован так, чтобы его северный полюс был обращен вниз (т.е. к северному полюсу подвешенного на пружине магнита), а магнит, предназначенный для гашения колебаний, который соединен с нижней частью корпуса, будет ориентирован так, чтобы его южный полюс был обращен вверх (т.е. к южному полюсу подвешенного на пружине магнита).

Сила взаимодействия между магнитами, предназначенными для гашения колебаний, выбирается, по меньшей мере, частично на основании напряженности поля, создаваемого подвешенным на пружине магнитом и других соответствующих факторов, например ожидаемого механического энергетического воздействия на сейсмоприемник в предполагаемом скважинном приложении. В частности, магниты, предназначенные для гашения колебаний, выбираются так, чтобы противостоять излишнему перемещению подвешенного на пружине магнита по направлению к концам сейсмоприемника, на котором расположены магниты, предназначенные для гашения колебаний, (например, для предотвращения воздействия подвешенного на пружине магнита на корпус сейсмоприемника, чтобы избежать излишнего износа пружины). В то же время напряженность поля, создаваемого магнитом, предназначенным для гашения колебаний, выбирается так, чтобы обеспечить надлежащее перемещение подвешенного на пружине магнита и стабильную частотную характеристику (например, достаточный потенциал напряжения на двух концах проводящей катушки в результате воздействия сейсмических волн, имеющие разные частоты).

В процессе эксплуатации сейсмоприемник, оборудованный системой гашения собственных колебаний, установлен на бурильной колонне, а бурильная колонна используется для бурения ствола скважины в целевом пласте. Во время операции бурения сейсмоприемник подвергается резким колебаниям и механическим воздействиям, но магниты, предназначенные для гашения колебаний, каждый из которых отталкивает подпружиненный магнит, предотвращают контакт подвешенного на пружине магнита с сейсмоприемником, а также уменьшают износ пружин, препятствуя излишнему перемещению подвешенного на пружине магнита. Таким образом, ущерб сейсмоприемнику уменьшается по сравнению с ущербом, который будет наноситься стандартному сейсмоприемнику. Когда сейсмоприемник в бурильной колонне достигает желаемой глубины, бурение прекращается, и сейсмическое событие (естественное или индуцированное) записывается с использованием сейсмоприемника. В частности, сейсмические волны воздействуют на сейсмоприемник, заставляя подпружиненный магнит в сейсмоприемнике перемещаться внутри сейсмоприемника. Хотя магниты, предназначенные для гашения колебаний, имеют магнитные моменты, достаточно сильные, чтобы исключить контакт или чрезмерный износ, как описано выше, они не настолько сильны, чтобы предотвращать надлежащее перемещение подвешенного на пружине магнита в ответ на возникающие сейсмические волны. (Чтобы способствовать правильным показаниям величины сейсмических колебаний, сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний может быть испытан для изучения его частотной характеристики, а характеристики сейсмоприемника, например, сила взаимодействия между магнитами, предназначенными для гашения колебаний, может быть скорректирована для калибровки частотной характеристики).

На Фиг. 1 проиллюстрирована схема среды 100 для бурения. Скважинная среда 100 содержит буровую платформу 102, которая служит основой для вышки 104, имеющей передвижной блок 106 для подъема и опускания бурильной колонны 108. Двигатель 110 с верхним приводом поддерживает и поворачивает бурильную колонну 108, когда она опускается в скважину 112. Вращение бурильной колонны, отдельно или в сочетании с работой скважинного двигателя, приводит в движение буровое долото 114 для углубления скважины 112. Буровое долото 114 является одним из компонентов компоновки низа бурильной колонны 116 (КНБК), которое может дополнительно включать роторную систему направленного бурения (РСНБ) 118 и стабилизатор 120 (или некоторую другую форму направляющего узла) вместе с утяжеленными бурильными трубами и каротажными приборами, такими как описанные здесь один или большее количество сейсмоприемников. Насос 122 прокачивает буровой раствор через подающую трубу к верхнему приводу 110, внутрь скважины через внутреннюю часть бурильной колонны 108, через отверстия в буровом долоте 114, обратно на поверхность через окружающее пространство вокруг бурильной колонны 108 и в пруд-отстойник 124. Буровой раствор транспортирует образцы пласта, т. е. буровые шламы, из скважины 112 в пруд-отстойник 124 и способствует поддержанию целостности ствола скважины. Образцы пласта могут быть извлечены из бурового раствора в любое подходящее время и в любом месте, например, из пруда-отстойника 126. Образцы пласта затем могут быть проанализированы в подходящей лаборатории на уровне поверхности или в другом объекте (не проиллюстрирован). При бурении верхняя часть скважины 112 может быть стабилизирована обсадной колонной 113, тогда как нижняя часть скважины 112 остается открытой (необсаженной).

Утяжеленные бурильные трубы в КНБК 116 обычно представляют собой секции толстостенных стальных труб, которые обеспечивают вес и жесткость, требуемые для процесса бурения. Толстые стенки также являются удобными площадками для установки массивов передатчиков и приемников (как описано более подробно ниже) и каротажных приборов, которые измеряют скважинные условия, различные параметры бурения и характеристики пластов, пройденных скважиной. КНБК 116 обычно дополнительно включает в себя навигационное средство, имеющее инструменты для измерения ориентации средства (например, многокомпонентные магнитометры и акселерометры) и контрольную подстанцию с передатчиком и приемником телеметрии. Контрольная вспомогательная система координирует работу различных каротажных приборов, направляющих механизмов и буровых двигателей в соответствии с командами, получаемыми с поверхности, и обеспечивает передачу потока данных телеметрии на поверхность по мере необходимости для передачи соответствующих измерений и информации о состоянии. Соответствующий телеметрический приемник и передатчик расположены на буровой платформе 102 или около нее, создавая телеметрическое соединение. Один из типов телеметрической связи основан на модуляции потока бурового раствора для создания импульсов давления, которые распространяются вдоль бурильной колонны («телеметрическая бурильная труба или MPT»), но подходят другие известные методы телеметрии. Значительная часть данных, полученных с помощью контрольной вспомогательной системы, может храниться в памяти для последующего выборки, например, когда КНБК 116 физически возвращается на поверхность.

Поверхностный интерфейс 126 служит в качестве концентратора для связи через телеметрическое соединение и для связи с различными датчиками и механизмами управления на платформе 102. Блок обработки данных (проиллюстрирован на Фиг. 1 в качестве планшетного компьютера 128) осуществляет связь с поверхностным интерфейсом 126 посредством проводной или беспроводной линии связи 130, сбора и обработки данных измерений для генерации журналов и других визуальных представлений полученных данных и полученных моделей для облегчения анализа пользователем. Блок обработки данных может принимать множество подходящих форм, включая одно или некоторое количество из следующего: встроенный процессор, настольный компьютер, портативный компьютер, центральный процессор и виртуальный компьютер в облаке. В любом случае программное обеспечение на долговременном носителе информации может настроить процессор для выполнения требуемой обработки, моделирования и отображения. Блок обработки данных может также содержать хранилище для хранения, например, данных, полученных от инструментов в КНБК 116 с помощью телеметрии импульсов бурового раствора или любого другого подходящего способа связи. Объем описания изобретения не ограничивается этими конкретными примерами блоков обработки данных.

На Фиг. 1 дополнительно проиллюстрирован источник сейсмических волн 132, такой как контролируемый взрыв, на поверхности Земли. Буровым персоналом может быть выбрано любое подходящее расстояние между скважиной 112 и источником сейсмических волн 132. Источник сейсмических волн 132 излучает сейсмические волны 134. Хотя сейсмические волны 134, показанные на Фиг. 1, распространяются в направлении ствола 112 скважины, на практике такие волны могут распространяться во всех направлениях от местоположения источника сейсмических волн 132. Сейсмоприемник, расположенный в бурильной колонне 108, принимает сейсмические волны 134 и записывает их, как описано ниже.

На Фиг. 2А показана схема поперечного сечения сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний 200. В частности, сейсмоприемник 200 включает в себя цилиндрический корпус 201, цилиндрический движущийся магнит 202, цилиндрический неподвижный груз 204 и проводящую катушку 206, обернутую вокруг неподвижного груза 204. Катушка 206 имеет концы 206А и 206Б, электрически соединенные с выводами 207А и 207Б соответственно. В сейсмоприемник 200 дополнительно входят пружины (например, листовые пружины) 208, которые соединяют магнит 202 с корпусом 201, тем самым поддерживая магнит 202 в воздухе внутри корпуса 201. Как проиллюстрировано, магнит 202 располагается внутри проводящей катушки 206, но он не соединяется с проводящей катушкой 206. Другие варианты реализации изобретения рассматриваются и включены в объем изобретения, например, в котором магнит 202 и проводящая катушка 206 располагаются в разных конфигурациях, но которые все еще удерживают проводящую катушку 206 в магнитном поле магнита 202.

Сейсмоприемник 200 дополнительно содержит цилиндрические магниты 210 и 212, предназначенные для гашения колебаний, которые в состоянии покоя отдаляются от магнита 202 на расстояния 214 и 216 соответственно. Как проиллюстрировано, магниты 210, 212, предназначенные для гашения колебаний, ориентированы так, чтобы отталкивать магнит 202, то есть северные полюса магнита 210 и магнита 202, предназначенных для гашения колебаний, обращены друг к другу, в то время как южные полюсы магнита 212 и магнита 202, предназначенных для гашения колебаний, обращены к друг другу. В результате движение магнита 202 в вертикальном направлении ограничено в той степени, которая зависит от напряженности поля, создаваемого магнитами 210, 212, предназначенными для гашения колебаний, и величин расстояний 214, 216. Каждая из этих величин может быть выбрана любым подходящим способом для облегчения желательного поведения магнита 202 в ответ на вибрации бурения и сейсмические волны. (В некоторых вариантах реализации изобретения ферромагнитный материал может быть расположен между магнитом 202 и каждым из магнитов 210, 212, предназначенных для гашения колебаний, чтобы помочь калибровать силу взаимодействия между магнитами). Кроме того, после того как эти величины были определены и создан сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, частотная характеристика сейсмоприемника изучается до помещения сейсмоприемника в скважину, так что электрические сигналы, полученные от сейсмоприемника, отражающие сейсмическую активность, могут быть правильно истолкованы.

В процессе работы сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний 200, который соединен с бурильной колонной, перемещается в скважину по мере продвижения процесса бурения. Пружины 208 поддерживают магнит 202 и, таким образом, позволяют магниту 202 перемещаться вверх и вниз в вертикальном направлении в результате вибрации бурения. Однако магнит 210, предназначенный для гашения колебаний, отталкивает магнит 202, когда магнит 202 перемещается в направлении вверх (т. е. к магниту 210, предназначенному для гашения колебаний), а магнит 212, предназначенный для гашения колебаний, отталкивает магнит 202, когда магнит 202 перемещается в направлении вниз (т. е. к магниту 212, предназначенному для гашения колебаний). Как объяснено, отталкивание между магнитами 210, 212, предназначенными для гашения колебаний, и магнитом 202 зависит от ряда регулируемых факторов, которые учитываются при проектировании сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний, включая, помимо прочего, напряженность поля, создаваемого магнитами 210, 212, предназначенными для гашения колебаний, и магнита 202; величины расстояний 214, 216; материал, из которого изготовлен корпус 201 и т.д. Когда магнит 202 приближается к любому из магнитов 210, 212, предназначенных для гашения колебаний, сила отталкивания растет экспоненциально, тем самым позволяя в целом неограниченное перемещение, когда магнит 202 находится на уровне или вблизи центра корпуса 201, но сопротивляется движению магнита 202 с увеличением силы, когда магнит 202 приближается к любому из магнитов 210, 212, предназначенных для гашения колебаний. Таким образом, поскольку перемещение магнита 202 ограничено, уменьшается износ и вероятность повреждений пружин 208, магнита 202 и корпуса 201. В результате увеличивается срок службы сейсмоприемника 200.

Когда сейсмоприемник 200 достигает намеченной глубины, бурение прекращается, так что вибрации бурения не мешают сейсмическим измерениям сейсмоприемника. Так как сейсмические волны - как индуцированные, так и естественные - по мере приближения влияют на сейсмоприемник 200, магнит 202 движется вертикально в движении вверх и вниз с определенной скоростью. Магнит 202 генерирует магнитное поле, и движение магнита 202 относительно проводящей катушки 206 влияет на величину тока, протекающего через катушку 206. Величина тока в катушке 206 непосредственно соответствует перемещению магнита 202. Таким образом, измерение величины тока в катушке 206 (или напряжения на концах 206А, 206Б катушки, измеренное с помощью проводов 207А, 207Б) дает информацию относительно перемещения магнита 202, которая, в свою очередь, предоставляет информацию о сейсмической активности, влияющей на сейсмоприемник 200. (Резистор или другая нагрузка, не проиллюстрированная конкретно, может быть размещена вдоль катушки 206 для обеспечения потенциала на проводниках 206A, 206Б катушек). Поскольку частотная характеристика сейсмоприемника 200 известна, сигналы, полученные от сейсмоприемника 200, могут быть использованы для определения свойств сейсмических волн, воздействующих на сейсмоприемник 200.

На Фигуре 2Б проиллюстрирована схема, описывающая другие варианты реализации сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний 200. В частности, в таких вариантах реализации изобретения сейсмоприемник 200 практически идентичен сейсмоприемнику 200, проиллюстрированному на Фиг. 2А. Однако магниты 210, 212, предназначенные для гашения колебаний, располагаются внутри корпуса 201. В частности, магнит 210, предназначенный для гашения колебаний, соединенный с внутренней поверхностью корпуса 201 так, что он противодействует движению магнита 202 вверх, а магнит 212, предназначенный для гашения колебаний, который соединен с внутренней поверхностью корпуса 201, так что он противодействует движению магнита 202 вниз. Помещение магнитов, предназначенных для гашения колебаний, в корпус 201 улучшает профиль сейсмоприемника 200 и уменьшает объем пространства, необходимого для размещения сейсмоприемника 200 в бурильной колонне. Кроме того, магниты, предназначенные для гашения колебаний, защищены корпусом 201.

На Фиг. 3 проиллюстрирован график 300, указывающий величину взаимодействия между магнитами сейсмоприемника в зависимости от расстояния между магнитами. График 300 включает в себя ось x, представляющую расстояние между любыми двумя цилиндрическими магнитами (например, расстояния 214, 216, проиллюстрированные на Фигурах 2A и 2Б), и ось y, представляющую нормализованную силу взаимодействия между этими магнитами. Так, например, кривая 302 на графике 300 представляет поведение силы взаимодействия между, например, магнитом 210, предназначенным для гашения колебаний, и магнитом 202, поскольку расстояние между ними изменяется. Кривая 302 основана на следующем уравнении для силы взаимодействия между магнитом 202 и магнитом, предназначенным для гашения колебаний:

(1)

где z является расстоянием между магнитными полюсами, m1 и m2 являются дипольными моментами магнитов, а µ0 является проницаемостью материала между магнитами. Это уравнение и кривая 302 могут использоваться для выбора силы магнитов 210, 212, предназначенных для гашений колебаний, и расстояний 214, 216 для достижения желаемого поведения магнита 202 в ответ на вибрации бурения и сейсмические волны.

Кривая 302 включает в себя участок 304, который представляет собой зону усиленного гашения колебаний. В зоне усиленного гашения колебаний магнит, предназначенный для гашения колебаний, располагается близко к магниту 202, а сила взаимодействия между двумя магнитами относительно велика, что предотвращает или, по меньшей мере, препятствует соприкосновению магнита 202 с любым другим объектом (например, корпусом 201 или магнитом, предназначенным для гашения колебаний, в зависимости от положения магнита, предназначенного для гашения колебаний, внутри или снаружи корпуса). По мере увеличения расстояния между магнитами сила взаимодействия между магнитами падает экспоненциально (т. е. со скоростью z 4 , где z - расстояние между отталкивающимися полюсами магнитов), а в зоне 306 без гашения колебаний движение магнита 202 ограничивается минимально, если вообще ограничивается. Как объяснено, поведение кривой 302, то есть взаимодействие между магнитом 202 и магнитами 210, 212, предназначенными для гашения колебаний, может быть откалибровано по желанию, посредством манипулирования силой этих магнитов, расстояниями между магнитами и/или проницаемостью материала между магнитами.

На Фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема способа 400 для изготовления и использования сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний 200. Способ 400 начинается с выбора силы магнитов, предназначенных для гашения колебаний, на основе описанных выше расчетов силы (этап 402). Далее способ 400 включает соединение выбранных магнитов, предназначенных для гашения колебаний, с сейсмоприемником (этап 404). Расстояние между магнитами, предназначенными для гашения колебаний, и магнитом 202 выбирается по желанию, по меньшей мере частично, на основе описанного выше расчета напряженности поля, создаваемого магнитами. Как описано со ссылкой на Фигуры 2А и 2Б, магниты, предназначенные для гашения колебаний, могут быть соединены снаружи или внутри корпуса сейсмоприемника. В некоторых вариантах реализации изобретения один магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяется снаружи корпуса, а другой магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяется с внутренней частью корпуса. Любые и все подобные перестановки включаются в объем изобретения.

Затем способ 400 включает в себя определение частотного отклика сейсмоприемника (этап 406). Частотная характеристика может варьироваться в зависимости от множества факторов, включая, помимо прочего, жесткость пружин 208, используемых для поддержки магнита 202, расстояния между магнитами, предназначенными для гашения колебаний, и магнитом 202, напряженности поля, создаваемого всеми магнитами, проницаемость материала между магнитами, предназначенными для гашения колебаний, и магнитом 202, характеристики проводящей катушки 206 и т.д. Частотная характеристика сейсмоприемника изучается так, чтобы сейсмические измерения, полученные позже, могли быть правильно интерпретированы. Затем способ 400 включает установку сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний на бурильную колонну (этап 408). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения сейсмоприемник размещается в компоновке низа бурильной колонны (КНБК), хотя предполагаются другие возможности. Затем бурильная колонна используется для бурения в целевом пласте (этап 410), и способ 400 завершается путем остановки бурения и выполнения сейсмических измерений с использованием сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний (этап 412). Измерения, полученные сейсмоприемником с системой гашения собственных колебаний, могут регистрироваться в скважине для последующей выборки на поверхность, передаваться с использованием телеметрической техники (например, телеметрии с импульсами бурового раствора) или передаваемой с использованием канатных сервисов. Также в качестве подходящих способов связи могут использоваться другие известные способы.

Хотя вышеприведенные варианты реализации и фигуры описывают пружины 208 как поддерживающие магнит 202 внутри сейсмоприемника, в то время как вес 204 и катушка 206 остаются неподвижными, в некоторых вариантах реализации пружины 208 могут соединяться с обмотанным катушкой весом 204, в то время как магнит 202 остается неподвижным. В таких вариантах реализации изобретения вибрации бурения и сейсмические волны приводят к тому, что веса 204 и катушка 206 перемещаются в вертикальном направлении, а магнитное поле, генерируемое движением катушки 206, отталкивается от поля, сгенерированного магнитами, предназначенными для гашения колебаний, как описано выше. Любые такие варианты могут быть подходящими и включаться в объем настоящего изобретения, пока движущийся элемент в сейсмоприемнике можно отталкивать с помощью магнитов, предназначенных для гашения колебаний, перемещение этого элемента приводит к относительному перемещению между магнитом 202 и катушкой 206 и частотная характеристика собранного сейсмоприемника изучается до отправки сейсмоприемника в скважину.

Многочисленные другие варианты и модификации станут очевидными для специалистов в данной области техники, при полном рассмотрении приведенного выше описания изобретения. Предполагается, что следующие утверждения будут интерпретироваться для охвата всех таких вариаций, модификаций и эквивалентов. Кроме того, термин «или» следует толковать в инклюзивном смысле.

По меньшей мере, некоторые из вариантов реализации настоящего изобретения предусматривают использование сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний, содержащий: корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин; первый магнит, подвешенный внутри корпуса с помощью одной или нескольких пружин, причем указанная проводящая катушка располагается в магнитном поле первого магнита; и магниты, предназначенные для гашения колебаний, которые расположены снаружи указанного корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован так, чтобы отталкивать полюс первого магнита, ближайшего к этому магниту, предназначенному для гашения колебаний. Такие варианты реализации изобретения могут быть дополнены различными способами, в том числе путем добавления любых или всех из следующих понятий в любой последовательности и в любой комбинации: отличающейся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, отталкивают первый магнит таким образом, что они препятствуют контакту между первым магнитом и корпусом; отличающейся тем, что сила взаимодействия между первым магнитом и, по меньшей мере, одним из магнитов, предназначенным для гашения колебаний, изменяется в зависимости от расстояния между первым магнитом и, по меньшей мере, одного из магнитов, предназначенным для гашения колебаний; отличающейся тем, что между первым значением упомянутого расстояния и вторым значением упомянутого расстояния указанное усилие уменьшается и между третьим значением указанного расстояния и четвертым значением упомянутого расстояния указанное усилие является постоянным; отличающейся тем, что сейсмоприемник размещается в бурильной колонне; отличающейся тем, что, по меньшей мере, одна из одной или нескольких пружин является листовой пружиной; отличающейся тем, что первый магнит располагается внутри проводящей катушки и электрически не зависит от проводящей катушки; отличающейся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, отталкивают первый магнит таким образом, что они препятствуют контакту между первым магнитом и корпусом; отличающейся тем, что сила взаимодействия между первым магнитом и, по меньшей мере, одним из магнитов, предназначенным для гашения колебаний, изменяется в зависимости от расстояния между первым магнитом и, по меньшей мере, одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний; отличающейся тем, что между первым значением упомянутого расстояния и вторым значением упомянутого расстояния указанное усилие уменьшается и между третьим значением указанного расстояния и четвертым значением упомянутого расстояния указанное усилие является постоянным; отличающейся тем, что сейсмоприемник размещается в бурильной колонне; отличающейся тем, что, по меньшей мере, одна из одной или нескольких пружин является листовой пружиной; отличающейся тем, что первый магнит расположен внутри проводящей катушки и электрически не зависит от проводящей катушки; отличающейся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются на наружных поверхностях корпуса.

По меньшей мере, некоторые из вариантов реализации настоящего изобретения предусматривают использование сейсмоприемника с системой гашения собственных колебаний, содержащий: корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин; первый магнит, подвешенный внутри корпуса упомянутой одной или несколькими пружинами, причем указанная проводящая катушка расположена в магнитном поле первого магнита; и магниты, предназначенные для гашения колебаний, расположенные внутри корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован для отталкивания полюса первого магнита, наиболее близкого к магниту, предназначенному для гашения колебаний. Такие варианты реализации изобретения могут быть дополнены различными способами, в том числе путем добавления любых или всех из следующих понятий в любой последовательности и в любой комбинации: отличающихся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, отталкивают первый магнит таким образом, что они препятствуют контакту между первым магнитом и любым из магнитов, предназначенных для гашения колебаний; отличающихся тем, что сила взаимодействия между первым магнитом и, по меньшей мере, одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, изменяется в зависимости от расстояния между первым магнитом и, по меньшей мере, одного из магнитов, предназначенных для гашения колебаний; отличающихся тем, что между первым значением указанного расстояния и вторым значением указанного расстояния, указанное усилие изменяется на скорость z 4 , и где z - является разностью между первым и вторым значениями указанного расстояния; отличающихся тем, что сейсмоприемник размещен в бурильной колонне; отличающихся тем, что первый магнит располагается внутри проводящей катушки, но не контактирует с проводящей катушкой; отличающихся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются на внутренних поверхностях корпуса.

По меньшей мере, некоторые из вариантов реализации настоящего изобретения предусматривают способ защиты сейсмоприемника от вибрационного повреждения, включающий: осуществляют выбор магнита, предназначенного для гашения колебаний, на основе напряженности поля, создаваемого магнитом, предназначенным для гашения колебаний, и напряженности поля, создаваемого первым магнитом, поддерживаемого пружинами в сейсмоприемнике; сцепляют магнит, предназначенный для гашения колебаний, с корпусом сейсмоприемника, причем магнит, предназначенный для гашения колебаний, ориентирован так, что магнит, предназначенный для гашения колебаний, сопротивляется перемещению первого магнита к магниту, предназначенному для гашения колебаний; соединяют сейсмоприемник с бурильной колонной; используют бурильную колонну для бурения скважины таким образом, чтобы сейсмоприемник был расположен в стволе скважины; и используют сейсмоприемник для проведения сейсмического измерения. Такие варианты реализации изобретения могут быть дополнены различными способами, в том числе путем добавления любых или всех из следующих понятий в любой последовательности и в любой комбинации: отличающееся тем, что стороны магнита, предназначенного для гашения колебаний, и первого магнита, которые находятся ближе всего друг к другу, имеют общий тип полюса; при этом во время бурения указанной скважины магнит, предназначенный для гашения колебаний, препятствует контакту между первым магнитом и либо магнитом, предназначенным для гашения колебаний, либо сейсмоприемником; отличающейся тем, что магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяется с внешней поверхностью сейсмоприемника; отличающийся тем, что магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяется с внутренней поверхностью сейсмоприемника.

1. Сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, содержащий:

корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин;

первый магнит, подвешенный внутри указанного корпуса с помощью одной или нескольких пружин, причем указанная проводящая катушка располагается в магнитном поле первого магнита; а также

магниты, предназначенные для гашения колебаний, расположенные снаружи указанного корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован для отталкивания полюса первого магнита, ближайшего к этому магниту, предназначенному для гашения колебаний;

при этом напряженности поля, создаваемого первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, расстояние между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, и проницаемость материала между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, выбраны для предотвращения столкновения между первым магнитом и корпусом.

2. Сейсмоприемник по п. 1, отличающийся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, отталкивают первый магнит таким образом, что они препятствуют контакту между первым магнитом и корпусом.

3. Сейсмоприемник по п. 1, отличающийся тем, что сила взаимодействия между первым магнитом и по меньшей мере одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, изменяется в зависимости от расстояния между первым магнитом и по меньшей мере одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний.

4. Сейсмоприемник по п. 3, отличающийся тем, что между первым значением указанного расстояния и вторым значением указанного расстояния указанная сила взаимодействия уменьшается и между третьим значением указанного расстояния и четвертым значением указанного расстояния указанная сила взаимодействия является постоянной.

5. Сейсмоприемник по п. 1, отличающийся тем, что сейсмоприемник размещается в бурильной колонне.

6. Сейсмоприемник по пп. 1-5, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из одной или нескольких пружин является листовой пружиной.

7. Сейсмоприемник по пп. 1-5, отличающийся тем, что первый магнит располагается внутри проводящей катушки и электрически не зависит от проводящей катушки.

8. Сейсмоприемник по пп. 1-5, отличающийся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются на внешних поверхностях корпуса.

9. Сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, содержащий:

корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин;

первый магнит, подвешенный внутри корпуса упомянутой одной или несколькими пружинами, причем указанная проводящая катушка располагается в магнитном поле первого магнита; а также

магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагающиеся внутри указанного корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован так, чтобы отталкивать полюс первого магнита, ближайшего к магниту, предназначенному для гашения колебаний;

при этом напряженности поля, создаваемые первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, расстояние между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, и проницаемость материала между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, выбраны для предотвращения столкновения между первым магнитом и корпусом.

10. Сейсмоприемник по п. 9, отличающийся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, отталкивают первый магнит таким образом, что они препятствуют контакту между первым магнитом и любым из магнитов, предназначенных для гашения колебаний.

11. Сейсмоприемник по п. 9, в котором сила взаимодействия между первым магнитом, по меньшей мере одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, изменяется в зависимости от расстояния между первым магнитом и по меньшей мере одним из магнитов, предназначенных для гашения колебаний.

12. Сейсмоприемник по п. 11, отличающийся тем, что между первым значением указанного расстояния и вторым значением указанного расстояния указанная сила взаимодействия изменяется на скорость z4 и где z - является разницей между первым и вторым значениями указанного расстояния.

13. Сейсмоприемник по пп. 9-12, отличающийся тем, что сейсмоприемник размещается в бурильной колонне.

14. Сейсмоприемник по п. 9-12, отличающийся тем, что первый магнит располагается внутри проводящей катушки, но не контактирует с проводящей катушкой.

15. Сейсмоприемник по п. 9-12, отличающийся тем, что магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются на внутренних поверхностях корпуса.

16. Способ защиты сейсмоприемника от вибрационного повреждения, включающий:

выбор магнита, предназначенного для гашения колебаний, и выбор первого магнита на основании напряженности поля, создаваемого магнитом, предназначенным для гашения колебаний, и напряженности поля, создаваемого первым магнитом, подвешенным на пружинах в корпусе сейсмоприемника, расстояния между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, при прикреплении к сейсмоприемнику и проницаемости материала между первым магнитом и магнитами, предназначенными для гашения колебаний, при прикреплении к сейсмоприемнику для предотвращения столкновения между первым магнитом и корпусом.

соединяют магнит, предназначенный для гашения колебаний, с корпусом сейсмоприемника, причем магнит, предназначенный для гашения колебаний, ориентируют так, чтобы магнит, предназначенный для гашения колебаний, оказывал сопротивление перемещению первого магнита к магниту, предназначенному для гашения колебаний;

соединяют сейсмоприемник с бурильной колонной;

используют бурильную колонну для бурения скважины таким образом, чтобы сейсмоприемник был расположен в стволе скважины; а также

используют сейсмоприемник для проведения сейсмического измерения.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что стороны магнита, предназначенного для гашения колебаний, и первого магнита, которые расположены ближе всего друг к другу, имеют общий тип полюса.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что во время бурения указанной скважины магнит, предназначенный для гашения колебаний, исключает контакт между первым магнитом и либо магнитом, предназначенным для гашения колебаний, либо корпусом сейсмоприемника.

19. Способ по п. 16, отличающийся тем, что магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяют с внешней поверхностью корпуса сейсмоприемника.

20. Способ по п. 16, отличающийся тем, что магнит, предназначенный для гашения колебаний, соединяют с внутренней поверхностью сейсмоприемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обработки данных вертикального сейсмического профилирования. Предлагаемые системы и способ разведки посредством вертикального сейсмического профилирования (ВСП) обеспечивают сбор данных многокомпонентных сигналов и представление данных сигналов в виде комбинации параметризованных компрессионного, сдвигового и дисперсивного волновых полей.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении межскважинной томографии. Представлены способ и система для компенсации неточностей в межскважинной томографии.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при гидроразрыве пласта. Техническим результатом является повышение точности определения геометрических характеристик трещины гидроразрыва пласта.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для поиска целиков нефти в обводненной залежи на поздней стадии разработки.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано на месторождениях различных типов строения, в том числе истощенных и с трудноизвлекаемыми запасами.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения различных скважинных параметров во время бурения. Способ содержит перемещение прибора через подземный пласт от первой глубины на последующие глубины.

Изобретение относится к направленному бурению двойных скважин. .

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано при определении пространственных координат забоя скважины в процессе бурения, а так же ранее пробуренных наклонных и горизонтальных скважин.

Изобретение относится к области геологии и может быть использовано при поисках месторождений углеводородов на шельфе. Согласно предложенному методу поиска месторождений углеводородов в акваториях для идентификации аномалий, обнаруженных по данным сейсморазведки и электроразведки, дополнительно на профиле устанавливают донные станции с ионоселективными электродами, избирательно реагирующими на ионы тяжелых металлов (Сu, Рb и Cd), аномалии которых при отсутствии мешающих ионов (Ag и Hg) свидетельствуют о связи с залежью углеводородов и индицируют аномалии повышенного частотного поглощения сейсмических волн в сейсмических структурах и пониженной проводимости и/или поляризуемости, пространственно коррелирующиеся с аномалиями ионов тяжелых металлов и не теряющие эту корреляцию в течение определенных периодов суточного мониторинга.
Изобретение относится к области геологии и может быть использовано для разведки месторождений углеводородов в шельфовой зоне. Заявлен способ комплексной системы поиска и разведки месторождений углеводородов сейсмическими и электромагнитными методами в шельфовой зоне, который осуществляется с использованием донных сейсмических станций, обеспечивающих измерение по 4 каналам (3 геофона: Χ, Y, Z, и 1 гидрофон) и регистрацию всех типов волн, устанавливаемых на дне вдоль профиля наблюдения с помощью высокопрочной веревки с отрицательной плавучестью, на которой установлены узлы крепления станции.

Изобретение относится к приспособлениям для приемников сейсмических сигналов, а именно к тестерам, обеспечивающим проверку правильности работы одного или группы сейсмоприемников (СП) электродинамических.

Изобретение относится к способам прогнозирования селевой опасности. Сущность: оценивают спектральный состав и поляризационные характеристики микросейсмического шума в пределах локального участка селеопасной зоны.
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения (уточнения) структуры гидроакустического поля (ГАП), в том числе - зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до объекта.
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения структуры гидроакустического поля (ГАП), зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до подводных объектов.

Изобретение относится к области строительства и касается конструктивного выполнения прибора, обеспечивающего измерение и регистрацию ускорений колебаний почвы и объектов в широком диапазоне частот и ускорений от самых незначительных и до превышающих lg, на которых предусмотрено размещение как инженерно-сейсмометрических станций, так и станций мониторинга технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений.

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано для прогнозирования землетрясений. Сущность: в контролируемой зоне устанавливают прибор, обеспечивающий регистрацию газоразрядной визуализации воздуха на поверхности среды.

Изобретение относится к способу многоканальной регистрации сейсмических колебаний на инженерно-сейсмометрической станции и может быть использовано для регистрации сейсмических явлений на строительных объектах при землетрясениях, вызывающих повреждения зданий и сооружений.

Изобретение относится к области строительства, а именно к цифровым инженерно-сейсмометрическим станциям, которые могут быть использованы также и для регистрации сейсмических явлений на строительных объектах при сильных землетрясениях, имеющих систему мониторинга технического состояния зданий или сооружений.

Изобретение относится к приспособлениям для приемников сейсмических сигналов, а именно к тестерам, обеспечивающим проверку правильности работы одного или группы сейсмоприемников (СП) электродинамических.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для оценки подземных углеводородных пластов. Заявлен сейсмоприемник с системой гашения собственных колебаний, который в некоторых вариантах реализации изобретения содержит корпус, содержащий проводящую катушку и одну или несколько пружин. Причем первый магнит подвешивается внутри корпуса с помощью одной или нескольких пружин, а указанная проводящая катушка располагается в магнитном поле первого магнита. Магниты, предназначенные для гашения колебаний, располагаются снаружи указанного корпуса, причем каждый из магнитов, предназначенных для гашения колебаний, ориентирован так, чтобы отталкивать полюс первого магнита, ближайшего к этому магниту, предназначенному для гашения колебаний. Технический результат - повышение защищенности сейсмоприемника к воздействию внешних факторов. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх