Устройство для ориентиации сква-жинного зонда

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскмк

Социалистические

Республик и 840776

I

r, /:-" г (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 26.09.79 (21) 2823334/18-25 (51)М. Кл.

Я 01Ч 1/40 с прнсоелннением заявки Ж

Гесудерствеииый комитет

СССР (23) Приорнгет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 23,06.81. Бюллетень Р1е 23

Дата опубликования описания 23.06.81 (S3) УДК550.83 (088.8) (72) Автор изобретения

А. А, Меньтюков Ф ю т ф

I.I

1 (Институт геопогии и геофизики СО АН СССР --—

i, (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТА11ИИ СКВАЖИННОГО ЗОНИНА

Изобретение относится к сейсмическим исследованиям и предназначено дпя ориентации сейсмоприемников в скважинах.

Известны устройства дпя ориентации сейсмоприемников в скважинах, основанные на использовании магнитного поля

Земпи, данных инкппнометрии скважины и гидроскопов.

Сквяжинные приборы, в которых ориентация сейсмоприемников осуществляется

1О по магнитному полю Земли, могут работать только в необсаженных скважинах, так как обсадная колонна сипьно экранирует магнитное поле Земли Г11, p2J, j3) и Г41.

Однако скважинные приборы, основанные на использовании данных инкпинометрии, могут работать только в наклонных скважинах. Прн малых углах наклона точность ориентации резко падает. Использование гироскопической системы ориентации сейсмоприемнпков связано с уменьшением надежности, так как гироскоп - это механическая система с большим копичеством элементов высокой сложности, с увеличением стоимости работ, мапогабариз ные гироскопы малой точности имеют стоимость порядка тысяч и высокой точностидесятков тысяч рублей со снижением производительности, связанной с затратами времени на разгон и торможение гиромо» тора. . Известия также конструкция многопри барного трехкомпонентного зонда, в кото ром гироскопическую систему имеет только один из приборов, а дальнейшая ориентация между приборами осуществляется оптическим способом.

Прибор зонда, имеющий гироскопическую стабилизацию угла в азимутапьной плоскости, дополнитепьно оснащен источником поляризованного света, а каждый из остальных приборов зонда содержит на одном конце в контейнере с сейсмоприемни» ками источник попяризованного света, а на другом - приемник, выход которого связан со входом системы слежения, при этом торцы скважинных приборов снабже-:

3 8407 ны прозрачными окнами. Для повышения точности ориентации при работе в мутнйх буровых растворах скважинные приборы от окна к окну соединены между собой герметичной гибкой трубой из резины, заполненной прозрачной жидкостью Г5. .

Недостатком этого устройства является испо ьзование сложной, дорогостоящей гироскопической системы ориентации сейсмоприемников и низкая точность ориента- 10 ции, так как применяемые в настоящее время гироскопы имеют собственный дрейф 45 -60 град/ч, что не отвечает техническим усповиям при разработке геофи» зической аппаратуры, предназначенной апя д получения ориентированных сейсмических записей.

Ilem изобретения - повышение точности ориентации скважинного зонда, упрощение его конструкции и уменьшение стон- gp мости, увеличение производительности работ.

Поставленная цепь достигается тем, что устройство, вкпючаюшее в себя зонд, состоящий из двух или более приборов, 25 соединенных кабепем и обеспеченных прижимными устройствами, контейнеры с сейсмоприемниками и оптическую систему ориентации между приборами с источниками и приемниками поляризованного света, 50 дополнитепьно содержит механический ориентатор, состоящий из двух приборов, соединенных ориентирующей их в одном направпении металлической штангой, жестко связанной с нижним„прибором и свобод» 55 но проходящей через верхний прибор, при этом йоспедний имеет на торцах конические направляющие, совпадающие по геометрии образующих с направляющими H& концах штанги, нижний прибор оснащен 40 источником попяризованного света, а верхний прибор имеет отдельный кабель, ответвляющийся от основного, устройство апя его смотки и двигатель с приводом для передвижения прибора по штанге.

Приборы ориентатора снабжены прижимными устройства, центрируюшими их относитепьно стеки скважины, чтрбы, в случае каротажа искривленных скважин, штанга не касалась стенки. Верхний при50 бор имеет отдельный кабель, ответвляющийся от главного, устройство для его смотки и двигатель с приводом, поэвопяюшим прибору двигаться по штанге.

° 55

Первоначально заданный на устье скважины угон ориентации сейсмоприемников передается как по эстафете от первого (верхнего) прибора ко второму (эдесь пе76 4 редачу угла реализует ориентатор, т.е. механическая система, включающая в себя два верхних прибора зонда, несодержащие сейсмоприемников, TBK как соединены штангой и поэтому имеют сильную акустическую связь, и источник лопяризованного света), от второго к третьему, и т.д. где передачу угпа от прибора к прибору реализует оптическая система, содержащая источнйки и приемники попяриэованного света.

° При передвижении на следующую точку набпюдения угон ориентации сохраняет второй прибор ориентатора, так как он прижат к стенке скважины, а первый прибор скользит по штанге под действием приводящего его в движение двигателя, доходит до второго прибора и прижимается к стенке скважины. Штанга в поперечном сечении может иметь форму квадрата, как и сечение продоньного отверстия nepBQrо прибора, который посажен Hs штангу. Пока первый прибор движется штанга не имеет возможности развернуться в азимутапьной ппоскости, так как она жестко связана со вторым прибором ориентатора, который прижат к стенке скважины.

В связи с применением механической системы ориентации (верхние два прибора зонда со штангой) исключаются из аппаратуры сейсмического каротажа скважин спожные в эксплуатации и дорогостоящие гироскопические системы, следоватепьно, увеличивается надежность аппаратуры, упрощается методика работ.

От второго прибора к третьему, от третьего к четвертому и т.д. угол ориентации будет передан всем приборам зонда попяризованным лучом света.

Лця повышения точности ориентации при работе в мутных буровых растворах, скважинные приборы зонда от окна к ок ну соединены между собой световодом— герметичной гибкой трубой из резины, заполненной прозрачной жидкостью, например водой. Возможно применение жгутов из стекповолокна, в которых свет при прохождении не деподяризуется. Но применение стекловолоконной оптики значительно удорожает конструкцию.

На фиг. 1 представпена схема перемещения приборов ориентатора на фиг. 2блок-схема многоточечного трехкомпонентного ориентируемого зонда; на фиг. Эсечение A-A на фиг. 2; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 — схема зонда состоящего иэ одного механического ориентатора.

5 8407

Устройство работает следующим образом.

Зонд, состоящий иэ двух ипи более приборов опускают в скважину, при этом верхний прибор закрепляют на устье скважины, ориентируют в заданном направлении и оба прибора прижимают к стенке скважины (фиг. 1а). Затем верхний прибор отжимают, опускают на новую точку наблюдения и снова прижимают (фнг. 1б). Отжимают tO нижний прибор, опускают на точку набпюдения и вновь прижимают к стенке скважины (фиг. 1в). Папее при переходе на последующие точки наблюдении последовательность операций по поочередному от-- И жиманию, спуску и прижиманию приборов к стенке скважины повторяется.

Здесь описан зонд, состоящий из механического ориентатора, содержащего приборы 1 и 2, прибор 3 с трехкомпонен- rO тной установкой сейсмоприемников (приборов с сейсмоприемниками может быть больше одного). Приборы ориентатора соединены штангой 4 с проходящим внутри нее кабелем 5. 25

Приборы 1 и 2 имеют центрируюшее прижимное устройство (на фиг. 2 не показано). Первый прибор содержит отдель-, ный кабель 6, устройство дпя его смотки и размотки 7 при движении прибора и 30 двигатель с приводом 8 дпя осушествпения перемещения прибора по штанге.

Второй прибор содержит источник 9 поляризованного света дпя передачи угпа ориентации следующему за ним прибсь- зз ру и прозрачное окно 10. Приборы 2 и

3 соединены между собой кабелем 5 и световоаом 11 из резиновой трубки, ssпопненной жидкостью.

Прибор 3 содержит врашакхцийся на

Ю опорах 12 контейнер 13 с трехкомпонентной установкой сейсмоприемников (на фиг. 2 не показаны), систему принудительной ориентации, слежения и дистанци45 онной передачи угла на поверхность 14 и прозрачные окна 10. В контейнере 13 размещены приемник 15 и источник 9 попяриэовайного света.

Зонд работает следующим образом .

S0

Приборы ориентатора 1 и 2 ориентируется на устье скважины по нужному азимуту. Направпение вектора поляризации источников света всех приборов зонда определено заранее и совпадает с направпе55 нием одной нз компонент всех установок сейсмоприемников зонда, например Ч компоненты. Это направление отмечено на корпусе прибора 1 ориентатора. Пово76 6 рот прибора 1 при ориентировании вызовет поворот на тот же угол нижнего прибора 2 и вектора поляризации источника 9,. жестко связанного с корпусом прибора 2.

От прибора 2 угол ориентации передает ся всем приборам зонда по поляризованному лучу света.

Возможна реализация схемы зонда,со стоящего иэ одного механического ориен» татора, в нижнем приборе которого раэмешены контейнер 13 с сейсмоприемникам вращаюшийся на опорах 12 и система йринудитепьной ориентации и передачи угла на поверхность 14 (фиг. 5).

Точность ориентации прежде всего за висит от кпасса точности обработки ос новных сопрягаемых узлов механического ориентатора, т.е. верхнего прибора и штанги. Кроме тоГо, точность ориентации зависит от силы прижима снарядов к стен» ке скважины при переходе с одной точки наблюдения на другую, Таким орбразом, преимуществом пред пагаемого устройства является простота, надежность и экономичность его по сравнению с устройствами дпя ориентации сей смоприемников, использующими гироскопы.

ФоРмУла изобретения

Устройство дпя ориентации скважинного зонда, состоящее из, по меньшей мере, двух приборов, соединенных кабелем и снабженных центрирующими прижимными устройствами, причем внутри приборов размещены контейнеры с сейсмоприемни ками и оптическая система ориентации между приборами с источниками и приемниками поляризованного света, о т л а ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повы шения точности ориентации скважинного зонда, упрощения его конструкции и уменьшения стоимости, устройство доцопнитель» но содержит механический ориентатор, со стоящий иэ двух приборов, соединенных ориентирукщей ах в одном направлении металпической штангой с направпяюшими, жестко связанной с нижним прибором и свободно проходящей через верхний, йри этом последний имеет на торцах конические направляющие, совпадающие по геометрии образующих с нанравпяющими as концах штанги, нижний прибор оснащен источником. поляризованного света, а верх» ний прибор имеет отдельный кабель, опветвпяющийся от основного, устройство для его смотки и двигатель с приводом для передвижения прибора но штанге.

7 8407

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ы 157516, кл. G:01Y 1/40, 1962.

2. Авторское, свидетепьство СССР. s

М 314165, кл. Я 01 Ч 1/16, 1968.

3. Виноградов Ф. В. Некоторые резупьтаты опробования скважинного трехкомпонентного сейсмоприемника с автоматической ориентировкой. Сб. "Поперечные и об- 10

76 8 менные волны в сейсморазведке". M., Недра", 1967, с. 141-145.

4, Аксенович А., Гапьперин Е. И. и др. Трехкомпонентные снаряды и определение их ориентировки в скважине. Сб. Вопросы рудной геофизики в Казахстане, Апма Ата, 1974, М 7, с. 2132.», 5. Авторское свидетельство СССР по заявке N . 2771935/18-25, кл. (011 1/40, 15.11.79 (прототип), 8407 76

Составитель Н. )Куравлева

Редактор Г. Вопкова Техред Т. Маточка Корректор Л. Иван

Заказ 4755/66 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4