СКВАЖИННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ПРИБОР
DOWNHOLE SEISMIC TOOL

Изобретение относится к области скважинной сейсморазведки и может быть использовано при проведении работ методом вертикального сейсмического профилирования (ВСП) и другими методами, требующими надежного контакта скважинного прибора со стенкой скважины.
При проведении в буровых скважинах работ методом ВСП одним из основных условий получения качественных результатов является надежный механический контакт скважинного прибора со стенкой скважины, при котором исключается искажающее влияние на сейсмическую запись таких помех, как кабельные волны и резонансные механические колебания. При нежестком контакте скважинного прибора со стенкой скважины могут иметь место проскальзывания прибора относительно стенки скважины в процессе приема упругих колебаний, а также вращательные колебания относительно линии касания корпуса прибора со стенкой скважины, наиболее ощутимые на записях горизонтальных сейсмоприемников при трехкомпонентных наблюдениях.
Известен скважинный сейсмический прибор, содержащий прижимной элемент нежесткого типа, а также две жестко прикрепленные к прибору опоры, через которые он прижат к стенке скважины. Наличие в приборе двух опор, разнесенных по окружности зонда, устраняет резонансный характер искажений сейсмической записи, вызванных вращательными колебаниями скважинного прибора в горизонтальной плоскости (Воронин и Жадин, 1964). Основным недостатком данного прибора является неэффективность жестко прикрепленных к корпусу прибора опор в тех случаях, когда диаметр скважины существенно превышает диаметр скважинного прибора. База контакта скважинного прибора со стенкой скважины может при этом оказаться недостаточной для предотвращения паразитных вращательных колебаний. Ситуация при этом является противоречивой, т.к. диаметр прибора и его массу стремятся сделать минимальными именно для того, чтобы собственная частота колебаний прибора находилась вне рабочей полосы частот (Шехтман и Каплунов, 1974).
Известен скважинный сейсмический прибор с управляемым прижимным устройством в виде прижимного рычага, в котором установлен дополнительный прижимной рычаг, причем оси вращения обоих рычагов расположены на корпусе скважинного прибора под углом в одной плоскости, перпендикулярной оси скважинного прибора (Шехтман и др., 1984). Наличие в этом приборе двух прижимных рычагов, развернутых под углом, позволяет эффективно подавлять паразитные вращательные колебания. Однако недостатком прибора является существенное усложнение его конструкции, а также невозможность обеспечить ее надежность и осуществимость в скважинных приборах малого диаметра. Кроме того, на сложных участках скважин прижимное усилие, обеспечиваемое контактом концов прижимных рычагов, может быть ненадежным из-за наличия каверн и неровностей скважины. С целью повышения качества измерений в сложных участках скважины путем распределения прижимного усилия вдоль скважинного прибора в него были введены прижимные рейки, шарнирно связанные с концевыми участками корпуса (Шехтман и Курасов, 1986).
Наиболее близким прототипом к изобретению является скважинный сейсмический прибор, содержащий герметичный корпус, прижимной рычаг и, по меньшей мере, один съемный башмак, жестко прикрепленный к корпусу со стороны, противоположной рычагу. Башмак выполнен в виде сектора тонкостенной трубы, наружный радиус которой по меньшей мере вдвое превышает радиус корпуса. К наружной поверхности тонкостенной трубы в одном из воплощений изобретения могут быть жестко прикреплены две опоры, параллельные оси прибора(патент RU 2444030, 27.02.2012).
Недостатком данного скважинного прибора является сложность конструкции башмака и его пригодность лишь для того диаметра скважины, который соответствует наружному диаметру тонкостенной трубы, используемой в конструкции башмака. Поэтому при отработке скважин, ствол которых имеет различные сечения на различных интервалах глубин, приходится приостанавливать работы для извлечения зонда на земную поверхность для смены башмака. При работе же в необсаженных скважинах, ствол которых часто имеет некруговое сечение, функциональные возможности башмака с фиксированным диаметром используемой в нем тонкостенной трубы могут оказаться весьма ограниченными.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при работе в скважинах с изменяющимся диаметром и упрощение конструкции скважинного прибора.
Поставленная цель достигается тем, что в скважинном сейсмическом приборе, содержащем герметичный корпус, прижимной рычаг и, по меньшей мере, один съемный башмак, жестко прикрепленный к корпусу со стороны, противоположной прижимному рычагу, башмак выполнен в виде тонкой пластины, ширина которой превышает диаметр скважинного прибора, а ее длина соизмерима с длиной прибора. Тонкая пластина закреплена с возможностью ее изгибания от усилия, оказываемого на нее прижимным рычагом в процессе его раскрывания в точке приема сейсмических колебаний. В одном из воплощений скважинного прибора к корпусу прикреплены два съемных башмака, расположенные по разные стороны от прижимного рычага.
Ширину тонкой пластины, используемой в башмаке, берут близкой к минимальному диаметру исследуемой скважины. Зазор между башмаком и минимальным диаметром скважины берут таким, чтобы позволить беспрепятственное перемещение скважинного прибора по стволу скважины всегда, когда прижимной рычаг прижат к корпусу скважинного прибора (т.е. при его перемещении между точками приема). Для этой же цели угловые участки тонкой пластины закругляют, чтобы исключить их задевание о стенки скважины.
На чертежах схематически показан предлагаемый скважинный сейсмический прибор.
На рис.1 приведена схема скважинного сейсмического прибора; на рис.2 - разрез А-А на рис.1. На рис.3 приведена схема скважинного прибора с раскрытым прижимным рычагом, а на рис.4 - разрез А-А с раскрытым прижимным рычагом в прижатом к стенке скважины состоянии.
Прибор содержит корпус 1, съемные башмаки 2, ходовой винт 3, штифт 4, прижимной рычаг 5, ось вращения прижимного рычага 6. На рис.2 в одном из сечений скважинного прибора показана тонкая пластина 2, жестко прикрепленная к корпусу 1.
Возможность изгибания тонкой пластины под действием прижимного усилия и достаточно большая ее ширина, близкая к диаметру скважины, обеспечивают в прижатом к стенке скважины состоянии достаточные прижимные усилия на контакте краев пластины со стенкой скважины, позволяющие исключить паразитные вращательные колебания прибора.
Устройство работает следующим образом.
При поступательном перемещении вниз силового штока 3 штифт 4 действует на короткое плечо прижимного рычага 5. При вращении прижимного рычага относительно оси вращения 6 под действием направленной вниз силы, действующей на короткое плечо рычага, конец длинного плеча рычага отклоняется в сторону до тех пор, пока расположенные на противоположной стороне корпуса прибора башмаки 2 не прижмутся надежно к стенке скважины. При наличии на башмаках жестко установленных на них тонких пластин 2 к стенке скважины прижимаются непосредственно боковые края пластин. Благодаря тому, что ширина пластин близка к внутреннему диаметру скважины, усилие, обеспечиваемое прижимным рычагом, передается через пластины на стенку скважины таким образом, что горизонтальные составляющие этого усилия, направленные на каждой из краев пластин в противоположную сторону, препятствуют появлению паразитных вращательных колебаний прибора относительно точек касания прибора со стенкой скважины. Тем самым увеличивается вероятность достаточно надежного контакта со средой, и, следовательно, повышается качество сейсморазведочного материала.
Жесткое крепление башмаков к корпусу прибора осуществляется посредством хомутов, не показанных на приведенных чертежах, или любым иным известным способом.
Применение предлагаемого скважинного сейсмического прибора позволяет получать надежные результаты при проведении трехкомпонентных наблюдений в обсаженных и необсаженных глубоких буровых скважинах, диаметр которых существенно превышает диаметры современных скважинных приборов. Использование в качестве пластин в башмаках современных органических материалов, прочность которых не уступает прочности стали, а их плотность во много раз ниже, чем у стали, позволит обеспечивать надежный контакт скважинных приборов со стенкой скважины без существенного увеличения их веса, что весьма существенно при работах с многоточечными зондами ВСП.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Воронин Ю.А., Жадин В.В. О частотных искажениях сейсмического сигнала при регистрации трехкомпонентным скважинным сейсмоприемником. - «Геологияи геофизика», 1964, №3, с.154-156.
2. Шехтман Г.А., Каплунов А.И. О влиянии силы прижима скважинных приборов на характер регистрируемых сигналов при вертикальном сейсмическом профилировании (ВСП). - Сб «Прикладная геофизика», вып.73, 1974.
3. Шехтман Г.А., Коробов В.И., Курасов М.И. Скважинный сейсмический прибор. Авторское свидетельство СССР №1073725, кл. G01V 1/40, 1984.
4. Шехтман Г.А., Курасов М.И., Корнилин Б.П. Скважинный сейсмический прибор. Авторское свидетельство СССР №1448902, кл. G01V 1/40, 1986.
5. Шехтман Г.А., Касимов А.Н.О., Редекоп В.А. Скважинный сейсмический прибор. Патент РФ №2444030 с приоритетом от 21.12.2010.
6. Gaiser J.E., Fulp T.J., Petermann S.G., and Karner G.M., 1988, Vertical seismic profile sonde coupling. - Geophysics, vol.53, NO.2, P.206-214.