一种适用于井下强震仪的扶正器

文档序号:1812310 发布日期:2021-11-09 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 一种适用于井下强震仪的扶正器 (Centralizer suitable for strong appearance that shakes in pit ) 是由 黄杜若 孙培贵 金峰 梁婷 曹子龙 林宁 杜三林 杨传根 封伯昊 于 2021-08-12 设计创作,主要内容包括:本公开提供的一种适用于井下强震仪的扶正器,包括:顶板,若干角度调节组件,倾角仪和控制器;角度调节组件位于顶板和井下强震仪之间,包括支撑件和用于调节支撑件的角度的驱动部件;倾角仪与井下强震仪刚性连接,用于测量井下强震仪的倾角信号;控制器用于接收倾角信号,通过倾角信号控制驱动部件来调节支撑件的角度,使得井下强震仪处于铅直状态。本公开可以准确的判断井下强震仪的倾斜情况并作出扶正,提高了井下强震仪测量的准确性。(The utility model provides a centralizer suitable for macroseism appearance in pit, include: the device comprises a top plate, a plurality of angle adjusting assemblies, an inclinometer and a controller; the angle adjusting assembly is positioned between the top plate and the underground strong seismograph and comprises a support and a driving part for adjusting the angle of the support; the inclinometer is rigidly connected with the underground strong seismograph and is used for measuring inclination angle signals of the underground strong seismograph; the controller is used for receiving the inclination angle signal and controlling the driving part through the inclination angle signal to adjust the angle of the supporting part, so that the underground strong vibration instrument is in a vertical state. The method can accurately judge the inclination condition of the underground strong seismograph and perform centralization, and improves the measurement accuracy of the underground strong seismograph.)

一种适用于井下强震仪的扶正器

技术领域

本公开涉及工程强震动测量领域,特别涉及一种适用于井下强震仪的扶正器。

背景技术

强震观测是加深地震科学认知的有效途径,井下强震测量对于认知地震动的场地放大效应有着重要的意义。目前已经有了成熟的井下强震测量设备——井下强震仪。在强震测量中一个重要因素就是准确测量东西、南北以及竖向三个地震动分量,准确测量三分量地震动对于地震动的区域衰减关系分析、地形地质条件引起的地震动场地效应分析、地震震相分析等有着重要的意义。为实现三分量地震动的准确测量,必须实现强震仪的准确水平定向以及竖直方向的扶正(确保设备的倾角为零)。

井下强震仪是在地震中用来测量井下地震动加速度的仪器,其主要作用在于获得深部井下地震动分布规律。利用井下强震仪和地表强震仪的对比,有利于理解不同地形地质条件对地震动的放大或缩小作用,有利于提高对复杂地质条件下地震动分布规律的认识。目前井下强震仪安装使用的一个关键问题是如何实现强震仪的准确扶正,如果无法实现准确扶正(即强震仪与竖直方向存在倾角),测得到三分量地震动就不是“东西-南北-垂直”三个分量,其结果也无法与地表强震仪的结果进行对比。目前采取的方案是严格限制强震仪安装钻井的孔斜和孔径,通过对孔斜和孔径的限制,使得强震仪的倾角在较小的范围(<3°)内,忽略小倾角所引起的测量误差。但是该方法测量误差对于高精度的地震动分析仍然影响较大,不可以被忽视。并且对孔斜和孔径的限制也会严重影响井下强震仪的适用性,在地质条件复杂、钻井能力限制较大的地域将无法有效安装使用井下强震仪,这对增加对复杂地质地形条件下的地震动分布规律的认知有着严重的限制。

发明内容

本公开旨在解决上述问题之一。

为此,本公开提供了一种可通过倾角控制实现对井下强震仪扶正,以保证井下地震仪高精度测量的扶正器,包括:

顶板,位于所述井下强震仪的上方;

若干角度调节组件,若干所述角度调节组件沿所述顶板的周向均布于所述顶板与所述井下强震仪之间;所述角度调节组件包括支撑件和用于调节所述支撑件的角度的驱动部件,所述支撑件的底端与所述井下强震仪刚性连接;

倾角仪,所述倾角仪与所述井下强震仪刚性连接,用于测量所述井下强震仪的倾角信号;和

控制器,所述控制器与所述倾角仪和各所述驱动部件电连接,用于接收所述倾角信号,通过所述倾角信号控制所述驱动部件来调节所述支撑件的角度,使得所述井下强震仪处于铅直状态。

本公开的适用于井下强震仪的扶正器具有以下特点及有益效果:

本公开提出的一种适用于井下强震仪的扶正器,利用驱动部件来控制支撑件的角度,通过支撑件角度的变化来调节井下强震仪和扶正器的倾斜程度。利用倾角仪的读数来不断减小井下强震仪的倾角,最终实现井下强震仪的准确扶正。由于适用于井下强震仪的扶正器刚性连接于井下强震仪上部,可以准确的判断井下强震仪的倾斜情况并作出扶正,并且不会影响井下强震仪的测量,使得井下强震仪准确扶正成为可能。

在一些实施例中,所述驱动部件与所述顶板固定连接,所述驱动部件具有输出端,所述输出端与所述支撑件的顶端连接。

在一些实施例中,所述驱动部件控制所述支撑件沿所述顶板的径向移动。

在一些实施例中,所述支撑件包括相枢接的若干杆件,位于最上方的所述杆件的顶端与所述驱动部件的输出端连接,位于最下方的所述杆件的底端与所述井下强震仪刚性连接。

在一些实施例中,在所述井下强震仪的下降过程中,各所述支撑件处于伸直状态。

在一些实施例中,在所述井下强震仪达到钻井的底部时,各所述支撑件处于张开状态。

在一些实施例中,在所述井下强震仪的下降过程中,所述扶正器的外径不超过所述井下强震仪的外径;在所述井下强震仪达到钻井的底部时,所述扶正器的外径在所述井下强震仪的外径和所述钻井的内径之间。

附图说明

图1为本公开实施例提供的一种适用于井下强震仪的扶正器的整体结构示意图;

图2的(a)、(b)、(c)本公开实施例提供一种适用于井下强震仪的扶正器下井过程的示意图,其中,(a)为下井阶段扶正器与井下强震仪的状态示意图,(b)为扶正过程中扶正器与井下强震仪的状态示意图,(c)为扶正后扶正器与井下强震仪的状态示意图。

附图标记:

1:顶板,2:角度调节组件,21:支撑件,22:驱动部件,3:倾角仪,4:控制器,5:连接件,6:井下强震仪,7:钻井。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细描述。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请,并不用于限定本申请。

相反,本申请涵盖任何由权利要定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步,为了使公众对本申请有更好的了解,在下文对本发明的细节描述中,详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。

参见图1,本公开实施例提供的一种适用于井下强震仪的扶正器,本扶正器设置于井下强震仪的上方,包括:

顶板1,位于井下强震仪6上方;

若干角度调节组件2,若干角度调节组件沿顶板1的周向均布于顶板1上;各角度调节组件2均分别包括支撑件21和用于调节支撑件21角度的驱动部件22,支撑件21的底端与井下强震仪6刚性连接;

倾角仪3,与井下强震仪6刚性连接,用于测量井下强震仪6的倾角信号;和

控制器4,与倾角仪3和各驱动部件22电连接,用于接收倾角仪3测量的倾角信号,通过该倾角信号控制驱动部件22来调节支撑件21的角度,使得井下强震仪6处于铅直状态。

在一些实施例中,顶板1作为角度调节组件2的安装基础,为具有一定厚度的平板,驱动部件22均匀安装于顶板1上,如可以是固定于顶板1的上表面,也可以是固定于顶板1的侧面或者底面。

在一些实施例中,角度调节组件2内的各驱动部件22均采用驱动电机,各驱动电机的输出端与相应一个支撑件21的顶端连接,通过驱动部件22可改变相应支撑件21的轴向相对于铅垂面的夹角,进而改变井下强震仪6相对于铅锤面的夹角。具体地,可以是驱动部件22驱动支撑件21的顶端沿顶板1的径向移动,也可以是驱动部件22不改变支撑件21的顶端沿顶板1径向的位置,而是使支撑件21的顶端发生转动。

在一些实施例中,角度调节组件2内的各支撑件21结构相同,均包括相枢接的若干杆件211,位于最底部的杆件的底端通过连接件5与井下强震仪6的顶部刚性连接,具体地,连接件5的一端与位于最底部的杆件的底端相枢接,连接件5的另一端与井下强震仪6刚性连接。

在一些实施例中,倾角仪3通过连接件5与井下强震仪6刚性连接,可以实现井下强震仪倾角的测量。测量的倾角通过线缆传输到地面的控制器4,根据倾角情况判断井下强震仪6的倾斜程度和方向,然后控制器4通过驱动部件22对支撑件21的开度进行调整,从而实现扶正效果。

在一些实施例中,为了保证本公开实施例的扶正器满足钻井(本扶正器适用安装的钻井直径为90mm~250mm)的安装要求,在井下强震仪6处于下井安装阶段时,整个扶正器的外径不超过井下强震仪6的外径,井下强震仪外径为70-110mm;当井下强震仪6到达指定深度时,调节各支撑件21的角度,以扶正井下强震仪6,在此阶段,整个扶正器的外径在井下强震仪6的外径和钻井7的内径之间。

本公开实施例扶正器的工作过程如下:

参见图2中(a),在井下强震仪6下降阶段,各支撑件21在井下强震仪6重力作用下处于伸直状态(即初始状态),整个扶正器的最大外径为90mm,与井下强震仪6的外径保持一致,使得在直径大于90mm的钻井可以顺利下放。并且该过程不需要任何电子控制设备,仅依靠井下强震仪6的自身重力即可实现,操作简单,可靠度高。

当井下强震仪6到达钻井7底部,接触到井底的岩石或者砂土后,由于井下强震仪6的重力与井底的支撑力相抵消,各支撑件21在顶板1及自身的重力作用下向外伸开,使得整个扶正器的外径增大,直到各支撑件21扩张到与钻井直径一致,此时各支撑件21支撑在井壁上,对井下强震仪6起到固定的作用。但是由于井壁可能存在一定的倾斜,不是完全铅直状态,因此此时的井下强震仪6可能存在一定倾角,并非处于铅直状态。

由于井下强震仪6有一定倾角,需要进一步调整井下强震仪6的倾斜状态,来实现井下的精确扶正。首先控制器读出倾角仪3的读数,根据倾角仪3的读数调节驱动电机,控制相应支撑件21的开度发生变化,从而减小井下强震仪6的倾角。如:参见图2中(b),当倾角仪3读数显示井下强震仪6向右侧倾斜(左侧高右侧低)时,通过驱动电机增加左侧支撑件的开度,减小右侧支撑件的开度,通过缓慢调整即可使得左右方向的倾角读数为零。通过反复读取倾角仪读数以及利用驱动电机控制支撑件的开度,可以实现倾角仪两个方向的读数都为零,此时实现了井下强震仪6的准确扶正,参见图2中(c)。

综上所述,本公开实施例提供的一种适用于井下强震仪的扶正器,可以准确的判断井下强震仪的倾斜情况,并利用驱动部件控制支撑件的开度对井下强震仪作出扶正,并且不会影响井下强震仪的测量,最终实现井下强震仪的准确扶正。

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