Оптоэлектронный инклинометр

 

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНКЛИНОМЕТР , содержащий генератор сфокусированного светового-луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерения кривизны скважины, приемный узел снабжен двумя.преобразователями лучистой энергии, один из которых обращен чувствительным слоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другой - в сторону источника света приемного узла, а жидкостный кольцевой уровень расположен между этим источником света и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного (Л прибора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) 2 А

Эсю Е 21 В 47/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ М ИЭ БРЕ И ОТКРЫТИЙ (21) 3368786/22- 03 (22) 22 ° 12, 81 (46) 07,05.83. Бюл, М 17 (72) Н.А.Бачманов и И.А.Бушигин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техни" ки разведки Всесоюзного .промышленного объединения "Союзгеотехника" (53) 622.242(088Я) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 28587о5/03, кл. E 21 B 47/02, 1979.

2. Патент США и 4047306, кл. Е 21 В 47/022, опублик. 1980. (54)(57) ОПТОЭЛЕКТРОННЫ 1 ИНКЛИНОМЕТР, содержащий генератор сфокусированного светового-луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерения кривизны скважины, прием" ный узел снабжен двумя. преобразователями лучистой энергии, один из которых обращен чувствительным слоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другой - e сторону источника света приемного узла, а жидкостный кольцевой уровень расположен между этим источником света и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного прибора.

1016492

Изобретение .относится к геологоввэведочной технике и может быть использовано для прецезионного измерения пространственной кривизны скважин. 5

Известно устройство для измерения азимутов -скважины, включающее охранный кожух и размещенный в нем чувствительный элемент, состоящий из корпуса и расположенных в нем источни- 10 ка .света, приемников света и установленного между источником и приемниками света с воэможностью йоворота непрозрачного диска с радиальной сквозной щелью. Приемники света за- 15 креплены радиально на держателе, который закреплен на оси двигателя.

Двигатель расположен в корпусе чув.ствительного элемента. Непрозрачный диск снабжен магнитом, а между дис- 20 ком и источником. света закреплено неподвижно относительно корпуса чувствительного элемента непрозрачное кольцо с радиальной прорезью, причем корпус чувствительного элемента 25 установлен в охранном кожухе устройства на карданном подвесе с отвесами (1).

Однако применение. устройства огра- 30

Ничено " оно может применяться для измерения азимутов скважин, пройдент ных лишь в слабомагнитных породах, в устройстве нет возможности измерения зенитного угла, таким образом мы получаем не полную информацию о положении скважины в пространстве.

Конструкция включает в себя большое количество трущихся и вращающихся частей влияющих на работу чувствитель-4, ного элемента.

Известен зонд буровой скважины для определения направления скважины в пространстве, содержащий генератор сфокусированного светового луча и

Приемный узел, включающий источник света .и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком (2).

Недостатками указанного зонда буровой скважины в связи с использованием фотокамеры в приемном устрой50 стае являются большие затраты време. ни, связанные с проявлением пленки и расшифровкой снимков, дискретность измерений, связанную с ограниченным числом снимков и возможность появления большой .случайной ошибки измерений в связи с ограниченным количеством иэмеренйй в одной точке.

Целью изобретения является повышение производительности и точности измерения кривизны скважин.

Эта цель достигается тем, что оптоэлектронный инклинометр, содержащий генератор сфокусированного светового луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком, приемный узел снабжен двумя преобразователями лучистой энергии, один иэ которых обращен чувствительным слоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другойв сторону источника света приемного узла, а жидкостный кольцевой уровень расположен между этим источником света и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного прибора.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого оптоэлектронного инклинометра.

Инклинометр, опускаемый в скважину 1 содержит гибкую трубу 2, на одном конце которой закреплен генератор сфокусированного светового луча, например, лазер 3, а на другом— приемный узел 4 °

Гибкая труба 2 выполнена иэ материала, не подвергающегося разрушению от воздействия температуры и давления (например, тонкостенная стальная труба).

Генератор 3 сфокусированного светового луча служит для создания узкого луча света 5, направгенного вдоль оси гибкой трубы 2 в месте расположения генератора, 0

Приемный узел 4 состоит из двух преобразователей лучистой энергии

6 и 7, закрепленных на оси 8, проводимой во вращение двигателем 9, Причем преобразователи лучистой энергии 6 и 7 вращаются в плоскости„ ор" тогональной оси 8, Приемный узел содержит также кольцевой источник света 10 и кольцевой жидкостный уровень

11 с пузырьком паров жидкости 12 °

Между источником света 10 и кольцевым уровнем 11 расположено матовое стекло 13, которое служит для равномерности освещения уровня 1 1 источникам света 10. Приемное устройство

4 служит для измерения направления и величины смещения следа луча 5 в

3 10164Я2 4 плоскости вращения преобразователей света 10 различна в месте расположелучистой энергии 6 и 7. ния пузырька 12 и остальной части мент, когда преобразователь л„чистой заны система фокусировки луча 5, колэнергии 7, например фотодиод, прохолектор для съема электрических сиг.дит над пузырьком 12, в электронные налов с преобразователей лучистой

6 7 э ектронные блоки блоки поступает сигнал, отмечающий энергии 6 и 7 и электронные локи местоположение линии пересечения апобработки электрических сигналов, ле удаи м об сидальной плоскости скважины в. месте

Инклинометр работает следующим разом. !0 - расположения приемного устройства 4 с оторои с плоскос1 ью вращения преобразовате-.

В скважину 1, кривизну которои необходимо измерить, опускают .гибкую лей лучистой энергии 6 и 7. трубу 2 с закрепленными на ней генера"

„е а„ Время, измеренное между электрическими сигналами, которые возбуждаются тором 3 луча света и приемным узлом в преобразователях лучистой энергии

4. Труба полностью копирует искривле- 1з в

6 и 7, будет про»орционально величиние скважины в пространстве. В слу-не углового отклонения луча 5 от оси чае изменения кривизны скважины на прибора относительно апсидальной участке генератор 3 - приемный узел плоскости скважины в месте располо4 луч света 5 отклонится от оси при.жения приемного эла 4. бора и пересчет плоскость вращения

Таким образом, преобразователи лупреобразователей лучистой энергии в чистой энергии 6 и 7 измеряют две ненекоторой точке. Пузырек 12 кольцевозависимые величины - величину отклого уровня 11 будет всегда стремится нения луча 5 генератора 3 и угол,. опзанять самое верхнее положение, т.е. находиться в апсидальной плоскости... ределяющйй направление отклонения луча, 5 генератора 3 относительно апсидальскважины в месте расположения приемйой плоскости скважины в месте распоного узла 4 (апсидальной плоскостью ложения приемного устройства 4. Зная для данной точки скважины называет-эти две независимые величины, с помо" ся вертикальная плоскость проходящая . щью несложных математических .преобрачерез касательную к оси скважины, про-З0 зований находятся азимут. и зенитный веденную в данной точкеу, Данная ап" угол скважины в.любой точке измересидальная плоскость пересечет плос- ния. кость вращения приемников по некоторой линии. Преобразователи лучистой. Использование враща щихся вокруг энеРгии 6 и 7 закРеплены на оси 8 оси прибора преобразователей лучистой .

35 двигателЯ 9 и вращаютсЯ с постоЯнной энергии 6 и 7 и электронных блоков скоростью. При пересечении луча 5, пре- ОбрабОтки электрических сигналов пообразователем лучистой энергии 6, . зволит получать информацию о простнапример, функциональным фоторезисто- ранственном положении любой точки оси ром, в электронные блоки поступает скважины непосредственно в процессе 40 сигнал, пропорциональный величине .измерения, выполнить любое число из". отклонения луча 5 от оси прибора. Ин- мерений кривизны скважйны в данной тенсивность светового потока, прохо" точке, что дает возможнрсть сделать вящего через уровень 11 от источника случайную ошибку измерений небольшой.

101б 492

I ! 5

Кароа инская

Составитель

Техред И. Гергель

Редактор

Корректор И,шулла

Подписное

113 л. Проектная ,-. ужгород. y" ° филиал д11р Патент

336/33 о о Коми

НИИПИ ГосУдарст открытий иад5ретений и о д 4/5 по делам Ж-35. Раушская на " ° р35 Иоскеаl