Фотометрический инклинометр
Союз Советсннк Соцнвпистнческни республик (63 ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 28.09.77{2i ) 2529498/22-03 с присоединением заявки 3%— (23 ) П р нор нтет Е 21 В 47/02 3Ьвуаиратииииьй квмитит СССР ао делам изебратеиий н открытий Опубликовано 25.01.80 Бюллетень J% 3 (53) УЛК 622.243 (088.8) Дата опубликования описания 28.01.80 (72) Автор . изобретения Н.А.Бачманов (71) Заявитель (54) ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ ИНКЛИНОМЕТР Изобретение относится к области определения кривизны цилиндрических выработок, например геологоразведочных скважин, и может быть использовано при поис-ке и добыче полезных ископаемых Известно устройство для определения 5 кривизны скважины, в котором след уровня жидкости фиксируется на стенках стеклянного сосуда или на угольном стержНе N. Недостатком указанного устройства является низкая точность определения зенитньтх и азимутальных угловр так KBK для их определения используются не все, а отдельные минимаксные точки кривой следа 15 уровня жидкости в цилиндре. Кроме того, ориентированный спуск цилиндра на буровой колонне приводит к большим погрешностям из-за сложности ориентированного спуска и закручивания колонны. Также известен инклинометр, содержащий корпус, датчик азимута, датчик зенитного угла, световод, источник света и светочувствительный слой $2). Недостаток указанного устройства в том, что в средах с переменной магнитной восприимчивостью, а также в магнит ных средах надежность проводимых результатов измерений очень низкая, так как в качестве ориентирующего на страны света устройства может быть исполь зована только магнитная стрелка. Кроме того, большой путь, который проходит свет от чувствительных элементов к светочувствительному слою, наличие шаров с дисковыми световодами, взвешенными в жидкости, при колебаниях температуры приводят к низкой стабильности работы прибора прототипа из-за различного температурного расширения чувствительных элементов. 1.1елью изобретения является повышение точности измерения кривизны сквам н как в магнитных, так и немагнитных средах. Это достигается тем, что датчик азимута выполнен в виде гидроскопа с укрепленным на его оси световодом в форме фокона, узкий торец которого установлен 711279 против светочувствительного слоя, а широкий торец против источника света, с другой стороны которого размещен датчик зенитного угла, выполненный в виде стакана, частично заполненного жидкостью, при 5 этом светочувствительный слой расположен на наружной стороне стакана. На чертеже представлена принципиальная схема фото метрического инклинометPBå <о Он содержит съемный светочувствительный слой 1, которым обернут прозрачный цилиндрический стакан 2, заполненный наполовину жидкостью 3. Внутри стакана 2 закрепелен источник 4 света с отражателем 5 и защитным стеклом 6. Поток лучистой энергии от источника 4 с помощью отражателя 5 направлен на поверхность жидкости 3 и через отверстие в отражателе 5 на широкий торец фокона 7, узкий торец которого обращен в сторону светочувствительного слоя 1. Фокон 7 закреплен на оси 8 гидроскопа 9. Прибор размешен в цилиндрическом корпусе 10. Прибор также содержит программное устрой25 ство и источник электрической энергии, которые для упрощения чертежа не показаны. Фотометрический инклинометр работает следующим образом. Светочувствительный слой, например фотобумага 1, оборачивается вокруг прозрачного стакана 2, наполовину заполненного жидкостью 3, например машинным маслом. Все детали прибора размещаются в цилиндрическом корпусе 10 (охранный кожух). Перед опусканием прибора в скважину его ориентируют на земной поверхности на относительный азимут (на предмет 40 азимут которого известен или легко может быть определен) и запускают гидроскоп 9. Затем производят спуск прибора на заданную глубину скважин. Выдерживают прибор на точке наблюде45 ний 1-2 мин для успокоения жидкости 3 и с помощью програмного устройства или по команде с наземного пульта управления включают источник 4 света на время выдержки, определяемое чувствительностью -50 фотобумаги и силой света источника. При этом лучистая энергия от источника 4 распространяется к отражателю 5, отражается от него и направляется на поверхность жидкости 3, которая образует с 55 осью скважинного прибора зенитный угол (угол отклонения оси скважины от вертикали). В связи с тем, что оптическая плотность жидкости выше оптической плотности воздуха, заполняющего вторую половину прозрачного стакана 3, а также в связи с тем, что поверхность жидкости обладает хорошими отражательными свойствами на светочувствительном слое 1 фиксируется граница раздела между жидкостью и воздухом в Бще кривой, несущей информацию о значении зенитного угла. Часть лучистой энергии от источника 4 через отверстие в отражателе 5 поступает на широкий торец фокона 7, ориентированного в пространстве на относительный азимут с помощью гироскопа g. Лучистая энергия концентрируется фоконом (узким его торцом) на светочувствительный слой и фиксируется на нем в виде штриха, указывающего направление на относительный азимут. После окончания измерений прибор с помощью кабеля или колонны бурильных труб поднимается на земную поверхность, Светочувствительная бумага извлекается из прибора и установленным порядком обрабатывается. Обработанная бумага с кривой раздела границы жидкость-воздух и штрихом направления на азимут разворачивается из цилиндрической поверхности в плоскую и прикладывается к палетке для взятия от"счетов азимутального и зенитного углов скважины. После взятия отсчетов фотобумага хранится, как удобный первичный отчетный документальный материал. Выполнение световода в форме фокона и крепление его на оси гироскопа повышает надежность результата измерений в магнитных средах и средах с переменными магнитными свойствами: штрих от фокона узкий и направление на азимут определяется однозначно и точно, что повышает надежность -результата измерения азимута: граница раздела воздух-жидкость фиксируется контрастно, что повышает точность и надежность измерения зенитного угла (в прототипе фиксация пространственного положения дискового световода получается размытой и не контрастной). Фотометрический инклинометр стабилен в работе и менее чувствителен к температурным воздействиям, так как путь прохождения света от чувствительного элемента к светочувствительному слою значительно меньше, чем у прототипа. У известного инклинометр а: неподвижный световод-жидкость (2-5 мм) — цисковый 711279 I 4. ЦНИИПИ Заказ 8978/22 Тираж 626 Подписное Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 световод (чувствительный элемент) (30 мм) — жидкость (2-5 мм) — тол<=тостенный прозрачный корпус (до 30 мм)светочувствительный слой. У предлагаемого фотометрического инклинометра: датчик азимута.-узкий торец фокона (чувствительный элемент) - воздух (1-2 мм)- прозрачный стакан (до 5 мм) - светочувствительный слой: датчик зенитного угла: жидкость (чувствительный элемент)- о прозрачный стакан (до 5 мм) - светочувствительный слой. Указанные выше достоинства повышают надежность работы прибора и существенно повышают надежность и точность результатов измерения углов кривизны скважин. Большим преимуществом описываемого инклинометра является возможность его работы в стальных трубах, что позволяет оперативно измерять кривизну скважин без подъема бурильной колонны. Положительный эффект заключается в возможности получения надежных и точных измерений кривизны скважин, пробуренной в породах с различными магнитными свойствами. Прибор может найти применение во всех случаях, когда нужно измерять кри-. вязну цилиндрических выработок в магнитных материалах. Формула изобретения Фото метрический инклинометр, содержащий корпус, датчик азимута, датчик зенитного угла, световод, источник света и светочувствительный слой, о т л ичаюшийся тем,что,сцельюповышения точности измерения кривизны скважин как в магнитных, так и немагнитных средах, датчик азимута выполнен в виде гироскопа с укрепленным на его оси световодом в форме фокона, узкий торец которого установлен против светочувствительного слоя, а широкий торец против источника света, с другой стороны которого размешен датчик зенитного угла, выполненный в виде стакана, частично заполненного жидкостью, при этом светочувствительный слой расположен на наружной стороне стакана. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР % 114062, Е 21 Б 47/02, 1969. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2162955/03, кл. Е 21 В 47/02, 1974.
