|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Сигнальное устройство сейсмического источника, предназначенное для генерирования сигнала сейсмического источника, может включать компонент сейсмического источника для связывания рабочего тела с почвой; управляемый клапан, функционально подключенный к компоненту сейсмического источника; и управляющее устройство, управляющее управляемым клапаном посредством первичного управляющего сигнала, генерируемого путем применения модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне. Указанная модель применяется для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Сигнальное устройство сейсмического источника, предназначенное для генерирования сигнала сейсмического источника, может включать компонент сейсмического источника для связывания рабочего тела с почвой; управляемый клапан, функционально подключенный к компоненту сейсмического источника; и управляющее устройство, управляющее управляемым клапаном посредством первичного управляющего сигнала, генерируемого путем применения модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне. Указанная модель применяется для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана.
УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИМИ ИСКАЖЕНИЯМИ В СЕЙСМИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКАХ
Авторы изобретения: WEI, Zhouhong и PHILLIPS, Thomas F.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область изобретения
[0001] Настоящее изобретение, в общем, относится к сейсмической разведке и, в частности, к способам и устройству для генерирования сигналов сейсмического источника с улучшенными сейсмическими частотными опорными сигналами.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] В промышленности поиска нефти и газа для установления подземной структуры, содержащей потенциальные месторождения углеводородов, обычно используются геофизические инструментальные средства и методики. Множество различных методик используется для генерирования сейсмического сигнала.
[0003] В течение многих лет в этой области использовались сейсмические вибрационные источники энергии. Сейсмический вибратор в его простейшей форме представляет собой просто тяжелое транспортное средство, которое обладает способностью сотрясать грунт в предварительно определенном диапазоне частот приблизительно от 2 Гц до 100 Гц. Вибратор сообщает сигнал в подземные пласты в течение относительно длительного промежутка времени, что делает допустимым более низкий уровень энергии, чем у импульсных генераторов, таких, как динамит.
[0004] Сообщаемая энергия, известная как сигнал сейсмического источника, или "пилот"-сигнал, распространяется через подземные пласты, и некоторая часть энергии отражается от некоторых подземных геологических границ и слоев. Отраженная энергия затем передается обратно на поверхность земли, где она регистрируется с
использованием датчика движения почвы. Зарегистрированные данные обрабатываются, давая информацию о местоположении и физических свойствах слоев, составляющих подземные пласты.
[0005] Сигнал вибрационного сейсмического источника, как правило, представляет собой опорный сигнал. Опорные сигналы представляют собой вышеописанные синусоидальные колебания в диапазоне 2-100 Гц, имеющие длительность порядка 2-20 секунд в зависимости от местности, литологии подземного пласта, экономических ограничений и физических возможностей вибратора. Синусоидальный опорный сигнал может повышаться по частоте с течением времени, что называется "разверткой опорного сигнала вверх". Опорный сигнал с разверткой вверх представляет собой сигнал, как правило, используемый в современном сейсмическом поиске. Также синусоидальный опорный сигнал может со временем понижаться по частоте, что называется "разверткой опорного сигнала вниз". Конечными результатами опорного сигнала вибратора являются волны, которые распространяются сквозь почву, возвращая признаки подземных пластов.
[0006] Настоящее изобретение предусматривает способы и устройства для улучшения сейсмических опорных сигналов.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАСКРЫТИЯ
[0007] В особенностях настоящее раскрытие предусматривает способ генерирования сейсмических сигналов сейсмическим источником, который функционально подключен к управляемому клапану. Способ может включать генерирование первичного управляющего сигнала с использованием модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне, где указанная модель используется для уменьшения нелинейности характеристики зависимости расхода от перемещения управляемого клапана; и передачу первичных управляющих сигналов в управляемый клапан с целью генерирования сейсмическим источником сейсмических сигналов.
[0008] В особенностях настоящее изобретение также предусматривает сигнальное устройство сейсмического источника, предназначенное для генерирования сигнала сейсмического источника. Это устройство может включать компонент сейсмического источника, предназначенный для связывания рабочего тела с землей; управляемый клапан, функционально подключенный к компоненту сейсмического источника; и управляющее устройство, управляющее управляемым клапаном посредством первичного управляющего сигнала, генерируемого с использованием модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне, где указанная модель используется для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0009] Для подробного понимания настоящего изобретения, следует обратиться к нижеследующему подробному описанию предпочтительного варианта осуществления изобретения, рассматриваемого в сочетании с сопроводительными графическими материалами, в которых подобным элементам присвоены подобные числовые обозначения, и где:
[0010] ФИГ. 1 иллюстрирует типичную операцию сбора сейсмических данных, использующую особенности настоящего изобретения;
[0011] ФИГ. 2 - вертикальная проекция в поперечном разрезе вибрационного источника;
[0012] ФИГ. 3 - схематическое представление функциональных характерных элементов вибрационного сейсмического источника, такого, как источник по ФИГ. 1; и
[0013] ФИГ. 4 - график, иллюстрирующий отклик усиления расхода традиционного сервоклапана;
[0014] ФИГ. 5 схематически иллюстрирует золотник традиционного сервоклапана;
[0015] ФИГ. 6 -схематическая блок-схема одного из вариантов осуществления системы управления, которая уменьшает нелинейности в традиционном сервоклапане;
[0016] ФИГ. 7 - схема последовательности операций, изображающая один из примеров способа уменьшения нелинейностей в традиционном сервоклапане;и
[0017] ФИГ. 8 - график, иллюстрирующий отклик усиления расхода традиционного сервоклапана, который управляется с использованием системы управления по Фиг. 7.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] Современные сейсмические вибраторы, как правило, состоят из системы гидромеханического рабочего тела, которая приводится в движение управляемым клапаном, таким, как узел сервоклапана с электронным управлением. Управляющая электроника выводит опорные сигналы как команды для приведения в движение узла сервоклапана. В ответ узел сервоклапана выводит поток гидравлического масла под высоким давлением. Этот поток под высоким давлением попеременно подается в верхнюю и нижнюю камеры в рабочем теле, создавая перепад давления. Этот перепад давления приводит рабочее тело в движение вверх и вниз, генерируя усилие рабочего тела. В то же время, это усилие рабочего тела поровну и противоположно прикладывается к излучающей плите вибратора и излучается в грунт в качестве усилия вибратора на грунт. В этой системе узел сервоклапана играет роль усилителя, который усиливает небольшой управляемый ток в большой перепад давления.
[0019] В то же время, нелинейная динамика в узле сервоклапана также может становиться усиленной и проявляться как гармонические искажения в перепаде давления усилия рабочего тела. Особенности
настоящего изобретения делают возможным распространение ширины полосы вибросейсмических частот в направлении низких частот (ниже 10 Гц) путем использования элементов управления уменьшением гармонических искажений (HDR), которые улучшают рабочие характеристики вибратора. И хотя уменьшение гармонических искажений можно получить для всей полосы частот опорного сигнала, такие уменьшения могут быть наиболее выраженными на низких частотах.
[0020] ФИГ. 1 изображает схему геофизических исследований, которая может использовать элементы управления HDR, разработанные в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Сейсмический источник 100 расположен в предварительно определенном местоположении в зоне поисково-разведочных работ и связан с почвой. В показанном варианте осуществления изобретения сейсмический источник 100 представляет собой вибрационный сейсмический источник на базе грузового автомобиля. Вибрационный сейсмический источник 100 может представлять собой одноосный источник, сообщающий в землю только продольные волны сжатия. Специалисты в данной области техники признают, что многоосный вибрационный источник, способный сообщать в землю как продольные, так и поперечные волны, может быть сконфигурирован в соответствии с настоящим изобретением, более подробно описываемым ниже, без дополнительной иллюстрации или описания. Поэтому настоящее изобретение будет для краткости сосредоточено на одноосном сейсмическом источнике без ограничения объема изобретения.
[0021] Сейсмический источник 100 включает грузовой автомобиль 170, содержащий кабину 172, в которой заключено управляющее устройство 108. Сейсмический источник содержит гидравлическую подсистему 140, используемую для передвижения рабочего тела 104. Как будет более подробно описано со ссылкой на ФИГ. 2, движение рабочего тела 104 действует на излучающую плиту 106, сообщающую в почву сигнал 102 сейсмического источника. Сигнал 102 распространяется через почву,
отражается от границ раздела и продуктивных пластов и распространяется к поверхности земли.
[0022] С почвой связан ряд датчиков 160 в массиве, отнесенном от сейсмического источника 100. Датчики 160 обнаруживают отраженный сигнал 102 источника, и электрические сигналы 162, которые могут быть цифровыми и/или аналоговыми, передаются из массива датчиков 160 в пункт наблюдения (не показан), как правило, заключенный в грузовом автомобиле. Пункт наблюдения включает сейсмический регистратор 168, а также может включать корреляционный процессор, который также принимает электрический сигнал 180, служащий признаком фактического сигнала 102 источника, сообщаемого внутрь почвы.
[0023] По-прежнему со ссылкой на ФИГ. 1, сейсмический источник 100 включает несколько подсистем, содержащих системные компоненты, используемые для генерирования сейсмического сигнала 102. Система 100 включает подсистему 140 гидравлического насоса, включающую гидравлические линии 142, переносящие гидравлическую жидкость 114 в управляемый клапан, такой, как узел 112 сервоклапана. Для охлаждения гидравлической подсистемы, как правило, присутствует охладитель 150. Низкочастотные аккумуляторы 144, установленные на грузовом автомобиле, являются относительно большими, например, приблизительно десять галлонов или больше, и служат для гашения низкочастотного шума, например, около 25 Гц или менее, вызываемого работой гидравлической системы.
[0024] ФИГ. 2 представляет собой вертикальную проекцию в поперечном разрезе источника 200 вибрационного сейсмического сигнала, аналогичного источнику 100, описанному выше и показанному на ФИГ. 1. Источник вибрационного сейсмического сигнала, или просто источник 200, может быть выполнен на таком транспортном средстве, как грузовой автомобиль 170, описанный выше и показанный на ФИГ. 1. Источник 200 содержит узел 202 подъемного механизма, подвижное тело 204 и излучающую плиту 206. Тело 204 и излучающая плита 206 могут быть сконструированы, по существу, из такого металла, как сталь или чугун.
Специалисты в данной области техники, в общем, являются сведущими в материалах конструкции, поэтому подробный перечень материалов здесь не является необходимым. Узел 202 подъемного механизма может быть гидравлическим, механическим, электромеханическим или любым механическим узлом, пригодным для опускания и подъема излучающей плиты 206 с целью вхождения в контакт и выхода из контакта с грунтом.
[0025] Конструкция 208 стоек проходит от излучающей плиты 206 через тело 204. С верхней секцией конструкции стоек для обеспечения устойчивости конструкции стоек, когда тело 204 вибрирует, связана поперечина 210, которая может быть сконструированной из стальной или чугунной двутавровой балки. Стойки могут представлять собой пустотелые трубки, изготовленные из стали или чугуна, хотя могут использоваться и другие формы.
[0026] Поршень 212 включает противостоящие поршневые штоки 214, 216, проходящие через тело 204. Верхний шток 214 связан с втулкой в поперечине 210, а нижний шток связан с втулкой в излучающей плите 206. Поршень 212 скользящим образом принимается в цилиндр 218, проходящий вертикально через тело 204. Непосредственно над и под поршнем 212 и вокруг верхнего и нижнего поршневых штоков 214, 216 расположены верхняя и нижняя кольцевые камеры 220, 222. От соответствующих камер 220, 222 к узлу 228 сервоклапана, установленному на внешней поверхности тела 204, ведут каналы 224, 226 для гидравлической жидкости. В альтернативном варианте, между телом 204 и узлом 228 сервоклапана может быть установлена канальная прокладка 234. Питающая и обратная гидравлические линии (ФИГ. 1 в позиции 142) связывают узел 224 сервоклапана и один или несколько небольших аккумуляторов 230, которые установлены на теле 204 вблизи узла 228 сервоклапана, с подсистемой 140 гидравлического насоса, описанной выше и показанной на ФИГ. 1. Было обнаружено, что пара высокочастотных аккумуляторов 230, установленных настолько близко от узла сервоклапана, насколько это выполнимо на практике, способствуют шумоподавлению сигнала сейсмического источника.
Высокочастотные аккумуляторы 230 являются относительно небольшими, например, приблизительно пяти галлонов или меньше, и служат для гашения высокочастотного шума, например, около 25 Гц или выше, вызываемого работой узла 228 сервоклапана. Для измерения гидравлического давления в линии нагнетания, гидравлического противодавления и гидравлического давления на входе в гидравлические каналы 224, 226 или на выходе из них с целью, по меньшей мере, частичного использования для управляющих алгоритмов и способов согласно настоящему изобретению, используются датчики 236 давления.
[0027] Гидравлическая жидкость 114, закачиваемая в цилиндрические камеры 220, 222 или выкачиваемая из них, вызывает взаимную вибрацию тела 204 в вертикальном направлении. Усилие, генерируемое вибрирующим телом, передается излучающей плите 206 через конструкцию 208 стоек и нижний поршневой шток 216. Усилие вибрации изолируется от транспортного средства путем использования амортизаторов 232, известных в данной области техники. Количество и положение амортизаторов частично определяются формой излучающей плиты.
[0028] ФИГ. 3 схематически иллюстрирует систему 100, генерирующую сейсмический сигнал, по существу, описанную выше и показанную на ФИГ. 1 и 2, пригодную для сообщения синусоидального сейсмического сигнала 102 внутрь почвы. Ссылочные позиции соответствуют подобным компонентам по ФИГ. 1, но компоненты, схематически проиллюстрированные на ФИГ. 3, также применимы и для аналогичных элементов по ФИГ. 2, имеющих отличающиеся ссылочные позиции, которые для ясности представлены ниже в скобках. Излучающая плита 106 (206) связана с почвой через статическую массу. Рабочее тело 104 (204) подвижно связано с излучающей плитой 106 (206) так, что управляемое движение рабочего тела 104 (204) посредством гидравлической подсистемы 140 вызывает вибрацию излучающей плиты 106 (206) с требуемой амплитудой и частотой, или опорным сигналом, для генерирования сигнала 102. Управляющее устройство 108 включает
процессор 110, предназначенный для управления системой 100. Управляющее устройство электрически связано с узлом 112 (228) сервоклапана. Узел 112 (228) сервоклапана включает серводвигатель 120, пилот-клапан 122 и клапан 124 основной ступени.
[0029] Узел 112 (228) сервоклапана управляет перемещением жидкости в гидравлической подсистеме 140, которая обеспечивает усилие для приведения в движение рабочего тела 104 (204). Электрический сигнал 116, обладающий характерными особенностями требуемого опорного сигнала, передается из управляющего устройства 108 к серводвигателю, который приводит в действие пилот-клапан 122. Пилот-клапан 122 связан с клапаном 124 основной ступени и включает гидравлическое соединение, предназначенное для передачи гидравлического давления с целью приведения в действие клапана основной ступени. При приведении в действие, клапан основной ступени вызывает повышение и падение давления в гидравлических каналах 226, 224 с целью перемещения рабочего тела 104 (204) в соответствии с управляющим сигналом. Высокочастотные аккумуляторы 230 уменьшают или устраняют гармонические искажения частот сервоклапана около 25 Гц или выше, как правило, 25-30 Гц.
[0030] Одним из иллюстративных управляющих алгоритмов для генерирования первичного управляющего сигнала 116 согласно одной из особенностей изобретения является:
где:
0=Расход текучей среды через сервоклапан; К=Коэффициент усиления по расходу; Ху=Перемещение сервоклапана;
Рэ=Давление в линии нагнетания гидравлической жидкости, которое включает PH-PR; И
Р|_=Перепад гидравлического давления, который включает управляющие давления Рд-Рв-
[0031] Алгоритм управления сервоклапаном по данному уравнению используется для дальнейшего регулирования узла 112 (228) сервоклапана путем учета технологических сигналов обратной связи из датчика 134 тока моментного электродвигателя и контрольно-измерительного прибора 136 положения клапана основной ступени.
[0032] В ходе работы узел 112 (228) сервоклапана может проявлять нелинейности, которые генерируют гармонические искажения в акустическом сигнале, сообщаемом внутрь почвы. Среди этих нелинейностей, значимыми источниками, которые вызывают выработку системой 100 нежелательных гармоник на низких частотах, могут являться характерные особенности сервоклапана около нуля и нелинейные характеристики зависимости расхода от давления в сервоклапане.
[0033] Фиг. 4 служит одним из примеров, демонстрирующих эти нелинейности. Эти нелинейности можно ясно проиллюстрировать посредством отклика усиления расхода сервоклапана на перемещение или открывание сервоклапана. Горизонтальная ось представляет перемещение сервоклапана в единицах напряжения. Вертикальная ось представляет расход в единицах галлонов в минуту. Этот расход вычисляется с использованием скорости рабочего тела, умноженной на площадь поршня. Следует отметить, что в точке, или области, нулевого смещения клапана, или нуля 260, зависимость расхода от перемещения сервоклапана становится нелинейной. Конкретнее, перемещение сервоклапана не приводит к соответствующему изменению расхода. Желательным откликом усиления расхода при нуле 260 является линейный отклик или, в общем, прямая линия, проходящая через нуль 260.
[0034] Некоторые факторы, которые могут вносить нелинейности, можно показать на Фиг. 5, которая схематически иллюстрирует золотник 300 узла 112 сервоклапана. Часто буртики 302 золотника имеют небольшую
величину перекрывания с протоками 304, которые могут представлять собой каналы, или отверстия, которые передают масло. Область 306 перекрывания проявляется в отклике усиления расхода в зоне нулевого начала координат, или нуля 260 (Фиг. 5), как нелинейность усиления расхода. Это означает, что выводы потока в этой области отсутствуют, даже несмотря на то, что золотник 300 сервоклапана 112 перемещается. Кроме того, область 306 перекрывания может быть несимметрична относительно вертикальной нулевой линии 308. Например, золотник 300 сервоклапана 112 может немного смещаться относительно нулевой линии 308. Это смещение может вызывать большее перекрывание буртиков 302 сервоклапана 112 с одной стороны, чем с другой. Кроме того, это может вызывать вывод из сервоклапана потока, имеющего перекрывание с одной стороны, в то время как другая сторона находится в недокрытии; т.е. течение жидкости делает возможным зазор в корпусе клапана. Недокрытие делает возможным возникновение перемещения жидкости перед перемещением клапана.
[0035] Со ссылкой на Фиг. 6, показана блок-схема одной из неограничивающих реализаций системы 320 уменьшения гармонических искажений (HDR), которая линеаризует поведение усиления расхода узла 112 сервоклапана. В особенностях система 320 управления HDR использует нелинейные управляющие алгоритмы для линеаризации вышеописанных нелинейностей усиления расхода в системе 112 сервоклапана. В одном из вариантов осуществления изобретения, элемент 320 управления HDR может включать схему, процессор или другое устройство, которое сконфигурировано или запрограммировано для генерирования сигнала 322 обратной связи для управления положением, который действует как отрицательная обратная связь для управляющего сигнала 116, подаваемого в узел 112 сервоклапана.
[0036] В некоторых вариантах осуществления изобретения, поведение отклика усиления расхода может моделироваться кривыми, использующими экспериментальные и/или исторические данные. Они могут представлять собой учитываемые предварительно определенные компьютерные модели, которые могут использоваться алгоритмами,
запрограммированными в системе 320 управления. В других вариантах осуществления изобретения, модель отклика усиления расхода может быть разработана путем приведения в действие источника 200 (Фиг. 2) вибрационного сейсмического сигнала в течение промежутка времени, необходимого для сбора данных о расходе и перемещении золотника. В других вариантах осуществления изобретения, модель отклика усиления расхода может динамически обновляться в ходе работы источника 200 (Фиг. 2) вибрационного сейсмического сигнала. Т.е. система 320 может периодически или непрерывно определять отклик сервоклапана 112 на отрицательную обратную связь и делать корректировки для сведения к минимуму нелинейности в нуле 360 (Фиг. 7). В дополнение к имеющейся кривой усиления расхода, также могут быть определены такие параметры, как ширина перекрывания и координация начальной и конечной точек.
[0037] Элемент 320 управления HDR может принимать информацию о перемещении сервоклапана напрямую или косвенно. Например, узел 112 сервоклапана может содержать один или несколько датчиков (не показаны), которые прямо оценивают или определяют перемещение сервоклапана 112 и передают измерения 324 перемещения в элемент 320 управления HDR. Например, перемещение золотника 300 (Фиг. 5) может измеряться линейно регулируемым дифференциальным трансформаторным (LVDT) преобразователем (не показан). В других вариантах осуществления изобретения могут использоваться косвенные измерения перемещения сервоклапана. Например, датчики перемещения могут использоваться для измерения перемещения рабочего тела 204 (Фиг. 2). Сигналы, служащие признаками этого перемещения, могут направляться в элемент 320 управления HDR как сигналы 324.
[0038] Архитектура элемента управления, предназначенного для сведения к минимуму нелинейности в нуле, может быть встроена в любую из подсистем сейсмического источника 100 (Фиг. 1). В одном из вариантов осуществления изобретения, элемент 320 управления HDR может включать процессор, запрограммированный алгоритмами,
которые используют модели усиления расхода для генерирования управляющего сигнала 322 обратной связи. Элемент 320 управления HDR и/или модель (модели) могут быть встроены в управляющее устройство 108 (Фиг. 1) или в переносной ноутбук (не показан), который способен обмениваться данными с управляющим устройством 108 (Фиг. 1). Таким образом, сигналы отрицательной обратной связи могут генерироваться локально и/или в удаленном местоположении. В других вариантах осуществления изобретения элемент 320 управления HDR и/или модель (модели) может пребывать за пределами географического местоположения, в котором производятся сейсмические исследования, как, например, в главной конторе, которая использует спутниковую связь для взаимодействия с управляющим устройством Ы08 (Фиг. 1). Кроме того, следует понимать, что действия по обработке данных могут разбиваться, или разделяться, между двумя или большим количеством процессоров. Например, локальный процессор может создавать управляющий сигнал обратной связи, а удаленный процессор может динамически обновлять модели, используемые для генерирования управляющего сигнала обратной связи.
[0039] И хотя система 320 HDR была описана как использующая процессор для генерирования сигнала отрицательной обратной связи, следует учитывать, что для генерирования сигнала обратной связи в ответ на подходящий ввод (например, сигналы датчиков, служащие признаками перемещения сервоклапана) также может быть использована и аналоговая электрическая схема.
[0040] Со ссылкой на Фиг. 7 показан один из иллюстративных способов 350 уменьшения гармонических искажений согласно настоящему изобретению. На этапе 352 разрабатывается модель усиления расхода сервоклапана 116 (Фиг. 2), которая характеризует нелинейности. На этапе 354, в то время как сервоклапан 116 управляет перемещением рабочего тела 204 (Фиг. 2), получается информация о перемещении сервоклапана. На этапе 356 алгоритм использует модель усиления расхода и информацию о перемещении для генерирования сигнала отрицательной обратной связи, который будет уменьшать нелинейное
поведение сервоклапана 116 (Фиг. 2) вблизи нуля 260 (Фиг. 4). На этапе 358 сигнал отрицательной обратной связи подается в контур контроля закрытого положения сервоклапана.
[0041] Фиг. 8 показывает один из примеров отклика усиления расхода сервоклапана на перемещение сервоклапана, в то время как реализуется элемент управления HDR. Следует отметить, что нелинейная область почти исключена и кривая усиления расхода в зоне около нуля 360, или нулевого начала координат, является линеаризованной и больше напоминает прямую линию. Следует понимать, что термины "линеаризованный" или "уменьшение нелинейности" не предполагаются как требующие математически точной линейности. Скорее, эти термины предназначены для отнесения к поведению, которое является достаточно линейным для снижения гармонических искажений ниже уровня, который ухудшает пригодность собранных сейсмических данных.
[0042] Следует понимать, что методики уменьшения гармонических искажений согласно настоящему изобретению также могут использоваться в сочетании с другими методиками уменьшения гармонических искажений. Например, со ссылкой на Фиг. 6, в дополнение к компенсации нелинейного поведения в нуле по причине таких факторов, как перекрывание и смещение, может использоваться нелинейное управление давлением потока, которое обращается к дополнительным нелинейностям, обсужденным в патенте США №7929380, который ссылкой включается в настоящее изобретение во всех отношениях.
[0043] Несмотря на то, что настоящее изобретение в первую очередь относится к вибратору на базе грузового автомобиля, следует учесть, что настоящие идеи также могут применяться и к другим сейсмическим источникам. Например, другим иллюстративным источником энергии является грузовой автомобиль с ускоренным падающим грузом. Грузовой автомобиль с ускоренным падающим грузом представляет собой транспортное средство, обеспечивающее удар по грунту, который может использоваться для создания сейсмического источника. Тяжелый
вес поднимается лебедкой в задней части грузового автомобиля и падает, возможно, с высоты приблизительно три метра для удара (или "тяжелого удара") о грунт. Для приращения сигнала, вес может бросаться более одного раза в одной и той же точке, сигнал также может увеличиваться путем тяжелых ударов в нескольких близлежащих местах в массиве, размеры которого могут быть выбраны для улучшения сейсмического сигнала путем пространственной фильтрации.
[0044] Кроме того, настоящие идеи, в первую очередь, относятся к сервоклапану как к управляемому клапану. Следует понимать, что извлекать выгоду из систем управления и способов настоящего изобретения может любой клапан, склонный к нелинейному поведению. Подобным же образом, настоящие идеи могут быть использованы на управляемых клапанах, которые управляют иными устройствами, чем сейсмические источники.
[0045] В особенностях настоящее изобретение также включает способы создания модели поведения клапана, которая может использоваться для управления работой клапана. Например, для создания одной или нескольких моделей отклика клапана на разных уровнях и частотах возбуждения, может использоваться один или несколько опорных сигналов. Иллюстративные типы опорных сигналов включают в качестве неограничивающих примеров монохромный, верхний, нижний, линейный, нелинейный и случайный опорный сигнал. Эти опорные сигналы могут использоваться для генерирования такой информации, как информация, проиллюстрированная на Фиг. 4 и 8. Затем с использованием известных методик (например, полиномиальных и т.д.) может быть создана модель, которая может использоваться в управляющем алгоритме для предсказания отклика клапана.
[0046] В настоящем документе использованы части настоящего изобретения, имеющие отношение к "особенностям программного обеспечения" раскрытия. Эти особенности включают подробное описание и формулу изобретения в выражении логики, программного обеспечения или реализованных особенностей программного
обеспечения, как правило, закодированных на разнообразных носителях, включающих в качестве неограничивающих примеров компьютерночитаемые носители, машиночитаемые носители, носители для хранения программ или компьютерный программный продукт. Такие носители могут обрабатываться, считываться, распознаваться и/или интерпретироваться устройством обработки информации. Специалисты в данной области техники оценят, что такие носители могут принимать разнообразные формы, такие, как карты, ленты, магнитные диски (например, дискета или жесткий диск) и оптические диски (например, память только для чтения на компакт-диске ("CD-ROM") или цифровой универсальный (или видео-) диск ("DVD")). Любой из вариантов осуществления изобретения, раскрытых в настоящем раскрытии, предназначен только для иллюстрации, а не ради ограничения объема изобретения и формулы изобретения.
[0047] Термин "устройство обработки информации", "процессор", "компьютер" или "управляющее устройство" в том значении, которое используется в настоящем раскрытии, включает в качестве неограничивающего примера любое устройство, которое передает, принимает, преобразовывает, вычисляет, модулирует, транспонирует, переносит, хранит или иначе использует информацию. В некоторых неограничивающих особенностях изобретения, устройство обработки информации содержит компьютер, который исполняет запрограммированные команды для осуществления различных способов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Сигнальное устройство сейсмического источника, предназначенное для генерирования сигнала сейсмического источника, при этом указанное устройство содержит:
компонент сейсмического источника для связывания рабочего тела с почвой;
управляемый клапан, функционально подключенный к компоненту сейсмического источника, при этом управляемый клапан содержит золотник;
датчик перемещения, сконфигурированный для оценки параметра, относящегося к положению золотника; и
управляющее устройство, управляющее управляемым клапаном посредством первичного управляющего сигнала, генерируемого путем применения модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне, при этом указанная модель применяется для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана, при этом первичный управляющий сигнал по меньшей мере частично основан на соотношении, определенном как:
. где:
0=Расход текучей среды через сервоклапан; К=Коэффициент усиления по расходу; Ху=Перемещение сервоклапана;
Рэ=Давление в линии нагнетания гидравлической жидкости, которое включает PH-PR; И
Р|_=Перепад гидравлического давления, который включает управляющие давления Рд-Рв,
при этом указанная модель основана, по меньшей мере, на информации, относящейся к соотношению между расходом и перемещением клапана.
2. Способ генерирования сейсмических сигналов посредством сейсмического источника, который функционально подключен к управляемому клапану, включающий:
генерирование первичного управляющего сигнала с применением процессора, при этом процессор включает модель отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне, при этом процессор применяет указанную модель для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана;и
передачу первичного управляющего сигнала в управляемый клапан для генерирования сейсмических сигналов посредством сейсмического источника.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что нелинейность представляет собой отклонение от линейного соотношения расхода и перемещения, которое возникает в нулевой точке.
4. Способ по п. 2 или 3, дополнительно включающий оценку
перемещения управляемого клапана и применение оцененного
перемещения и указанной модели для генерирования первичного
управляющего сигнала.
5. Способ по п. 2, 3 или 4, отличающийся тем, что управляемый клапан представляет собой сервоклапан, который содержит золотник, и при этом нелинейность по меньшей мере частично связана со смещением золотника относительно номинального центра.
6. Способ по п. 2, 3, 4 или 5, дополнительно включающий оценку перемещения золотника и применения оцененного перемещения в
качестве отрицательной обратной связи для генерирования первичного управляющего сигнала.
7. Способ по п. 2, 3, 4, 5 или 6, отличающийся тем, что указанная модель
использует для генерирования первичного управляющего сигнала
наклон кривой зависимости расхода от перемещения клапана.
8. Способ по любому из пп. 2-7, отличающийся тем, что рабочий диапазон составляет менее двадцати герц.
9. Способ по любому из пп. 2-8, отличающийся тем, что первичный управляющий сигнал, по меньшей мере, частично основан на соотношении, определенном как:
. где:
0=Расход текучей среды через сервоклапан; К=Коэффициент усиления по расходу; Ху=Перемещение сервоклапана;
Рэ=Давление в линии нагнетания гидравлической жидкости, которое включает PH-PR; И
Р|_=Перепад гидравлического давления, который включает управляющие давления Рд-Рв-
10. Способ по любому из пп. 2-9, дополнительно включающий динамическое обновление модели во время генерирования сейсмических сигналов сейсмическим источником.
11. Способ по любому из пп. 2-10, дополнительно включающий применение управляющего алгоритма для управления управляемым клапаном, и при этом процессор корректирует управляющий алгоритм, применяя указанную модель.
10.
12. Сигнальное устройство сейсмического источника, предназначенное
для генерирования сигнала сейсмического источника, при этом
указанное устройство содержит:
компонент сейсмического источника для связывания рабочего тела с почвой;
управляемый клапан, функционально подключенный к компоненту сейсмического источника; и
управляющее устройство, управляющее управляемым клапаном посредством первичного управляющего сигнала, генерируемого путем применения модели отклика управляемого клапана в выбранном рабочем диапазоне, при этом указанная модель применяется для уменьшения нелинейности в характеристике зависимости расхода от перемещения управляемого клапана.
13. Устройство по п. 12, дополнительно содержащее датчик
перемещения, сконфигурированный для передачи в управляющее
устройство информации, относящейся к положению золотника,
связанного с управляемым клапаном.
14. Устройство по п. 13, отличающееся тем, что указанная модель является основанной, по меньшей мере, на информации, относящейся к соотношению между расходом и перемещением клапана.
15. Устройство по п. 12, 13 или 14, отличающееся тем, что управляющее устройство сконфигурировано для динамического обновления модели.
16. Устройство по п. 12, 13, 14 или 15, отличающееся тем, что управляющее устройство сконфигурировано для оценки перемещения золотника и для применения оцененного перемещения при генерировании отрицательной обратной связи.
17. Устройство по п. 12, 13, 14, 15 или 16, отличающееся тем, что указанная модель находится в одном из следующих устройств: (i) в
16.
процессоре, расположенном в сейсмическом источнике, (ii) в компьютере поблизости от сейсмического источника, и (iii) в процессоре в удаленном местоположении.
18. Устройство по любому из пп. 12-17, отличающееся тем, что управляющее устройство представляет собой одно из следующих устройств: (i) программируемый процессор, и (ii) аналоговую электрическую схему.
19. Устройство по любому из пп. 12-18, дополнительно включающее применение управляющего алгоритма, управляющего управляемым клапаном, и при этом управляющее устройство корректирует управляющий алгоритм с применением указанной модели.
18.
18.
18.
18.
304
304
306
300
302
308-^ Фиг. 5
112
Управляющий сигнал
116-4 А
Узел сервоклапана
(Перемещен клапана)
. 1 ,
Нелинейные
элементы
управления
322
Элемент управления положением с . обратной связью
Элемент управления HDR
320
324
354^
Получить информацию о перемещении сервоклапана
356-^ и
Сгенерировать сигнал отрицательной обратной связи с использованием указанной модели и информации о перемещении
358л I
Управлять сервоклапаном, используя сигнал отрицательной обратной связи
Фиг. 7
-4-
-1-
-10
-13
-13
-2-
-2-
1/6
1/6
2/6
2/6
3/6
3/6
5/6
112
4/6
5/6
112
4/6
5/6
112
4/6
5/6
112
4/6
5/6
112
4/6
5/6
112
4/6
|
