Устройство для исследования разреза скважины и бесконтактного измерения температуры в ней

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬРЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски»

Социалистически»

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.VI.1966 (Эй 1084037/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 09.Х.1967. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 27.XII,1967

Кл. 5а, 1$/30

42i, 7/50

МГ1К Е 21Ь

4 01k

УДК 550.839:536.521.2 (088.8) Комитет по делам изобретений н открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Заявитель

В. Н. Дахнов, А. С. Моисеенко, Л. 3. Позин и Ю. В. Штамов

Москсвский институт нефтехимической и газовой промышленности имени акад. И. М. Губкина

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕЗА СКВАЖИНЪ|

И bECKOHTAKTHOI 0 ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В НЕЙ

Известно, что для выя вления в разрезе скважины како го-либо полезного ископаемого без извлечения образцов породы на поверхность применяется ряд геофизичеаких способов и устройсвв бескернового изучения скважин, отри которых исследуются разлнч ные физические авойства пород. Для су?ксения о наличии в породах того или иного полезного ископаемого необходимо, за редким иаключением, изучить в скважине ряд свойств, которые,,в основном, косвенным образом характеризуют искомое ископаемое. Однако даже широкий набор косвенных |признаков не всегда поз1воляет одноз начно решить поставлен «yIo задачу.

Известно, что тепловое излучение, и нфракрасное излучение, свойственное всем телам, в том числе и горным, породам, имеющим температуру выше 0 К, за висит как от абсолютной температуры, так и от веществен|ного состава тел. Известно также, что органические соединения по апектральному саста|ну инфра красного излучения значительно отличаются от горных пород, в которых пер(вые могут содержаться. Следовательно, измерение интенсивности инфракрасного излучения горных,пород, естественного или отраженного, даст возмо?кность выделить lu разрезе скважи ны конкретное лолезное ископаемое.

Предлагаемое устройст во предназначено для измерения интенсивности естественного

2 нли отраженного инфракрасного излучения горных пород и выявления, таким образом, полезных ископаемых в разрезе скважины, а также может быть использо вано для непре5 рывного бесконтакпного измерения температурь1 tIIo стволу с|оважины любого назначения.

При этом устройство обладает высокой чувствительностью, практически безынерционно и, что особенно, важно, теплообмен осущест10 вляется без непосредственного контакта чувствительного элемента с окружающей средой.

Для осуществления измерений в устройстве в качестве чувствительного элемента используется приемник инфракрасного излучения—

15 болометр, а в оптическую систему входит узкополосный сменный оптический фильтр, который вырезает из общего спектра узкую полосу излучения, характерную для искомого конкретного полезного ископаемого.

При измерении температуры фильтр удаляется из устройства. Инфракрасное излучение попадает на болометр через специальное окно в корпусе, прозрачное,для излучения.

25 Та к как интенсивность инфракрасного излучения зави сит от температуры и от коэффициента излучения, то, считая, что буровой раствор или обсадная колонна в случае «сухой» скважины, в основном, однородны и

30 имеют постоянный коэффициент излучения, возможно судить о нх температуре.

203587

На фиг. 1 приведена блок-схема скважинного устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема этого у отройства, при этом показано расположение оптической части устройства при измерении температуры в скважине.

Устройство содержит защитное окно 1, модулятор 2, например диск с прорезью, оптический фильтр 8, оптическую фокусирующую систему 4, например металлическое зеркало, приемник 5 инфракрасного излучения, на пример боломегр, электронный блок б, приста вку 7 с источником инфракрасного излучения и двигатель 8 с редуктором 9, осуществляющий вращение модулятора, Электронный блок б,включает в себя пера вноплечий измерителыный мост 10, двумя плечами которого являются проволочные сопротивления 11 и 12, а двумя плечами — чувсгвительные полоски 18 и 14 болометра. Кроме того, в электронный блок входят генератор 15 несущей частоты с усилителем мощности, усилитель 16 .напряжения, снимаемого с моста сигнала несущей частоты,. синхронный детектор 17, усилитель 18 сигнала низкой частоты и разделительный каскад 19. В общем случае скважинное vcTpoflcllBO должно состоять из основных блоков, показанных на блок-схеме.

Инфра красное излучение горных пород, проникающее через окно 1, прозрачное для .него, прерывается модулятором 2, проходит через оптический фильтр 8, прозрачный для узкой полосы спектра, характерной для искомого полез ного ископаемого, и далее фокусируется оптической системой 4 -на приемнике 5.

В результате периодического воздействия лучистой энергии сопротивление рабочей полоски 14 меняется с частотой модуляции, и, следовательно, меняется разбаланс моста. Поскольку питание моста осуществляется переменным током частотой 2,5 кги от генератора

15 несущей частоты через усилитель, IOIII,ности, то несущая частота оказывается промодулированной .по амплитуде рабочим сигналом. Промодулированное напряжение разбаланса измерительного моста усиливается по напряжению усилителем 1б несущей частоты и поступает на синхронный детектор 17, на который также подается опорное напряжепие от генератора через разделительный каскад

19. С выхода детектора переменная соста вляющая сигнала с частотой модуляции подается .на усилчтель низкой (рабочей) частоты и далее через канал связи — на регистри5 рующее устройство. Питание электронной схемы осуществляется с поверхности по каротажному кабелю от стабилизированного источника питания.

Для регистрации отраженного излучечия в

10 скважнне применяется приставка 7.

При измерении температуры узкополосный фильтр 8 и о птическая фокусирующая система 4 удаляются из усгройства. Инфракрасное излучечие широкого диапазона инфракрасно15 го спектра, прерываемое модулятором, попадает непосредствечно на рабочую :полоску 14 боломегра. Остальное, преобразование сигнала осуществляется описанным образом. На поверхности по амплитуде рабочей частоты

20 можно судить об и нтенсивности излучения, а при соответствующей эталонировке аппаратуры — о температуре в скважине.

Предмет изобретения

25 1. Устройство для исследования разреза скважины и бесконтактцого измерения тем пературы в ней, содержащее малоинерционный чувствительный элемент, входящий в мост переменного тока, электронный блок усиле30 ния и преобразования сигнала информации и регистрирующий прибор на поверхности, отличаюи1ееся тем, что, с целью прямого выделения .полезных ископаемых в разрезе скважины, достижения универсальности устройст35 ва и повышения точности измерения температур, в нем чувствительный элемент выполнен в виде приемника естественного или отраженного от породы инфракрасного излучения, например болометра, а между приемником и

40 оптическим окном корпуса, .прозрачным для излучения, установлена оптическая система, в которую введен узкополосный сменный оптический фильтр, вырезающий из общего спектра узкую полосу излучения, характер45 ную для искомого полез ного ископаемого.

2. Усгройст во по п. 1, отличающееся тем, IT0, с целью регистрации отраженного излучения, в устройство введена приставка с источником инфракрасного излучения.

203587

Е 1

I ! ! ! l

I ! ! ! ! ! ! ! !

1 ! ! 1/

I !

I ! ! ! !

Составитель Э. А. Терехова

Редактор H. С. Коган Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: Н. В. Черняк и Г. И. Плешакова

Заказ 3887/4 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2