Прибор для измерения углов измерения скважины

 

О П И- С - -А - "- Н-И Е,,746097

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 13.02.78 (21) 2578995/22-03 с присоединением заявки №-(23) Приоритет— (5)) М

Е 2) В 47/022

Государственный комитет (53) УДК 622.241, .7 (088.8) Опубликовано 07.07.80. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.80 ао делам нэобретеннй и открытнй (72) Авторы изобретения

В. T. Чукин и Н. А. Бачманов (71) Заявитель (54) Г1РИБОР ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ УГЛОВ

ИЗМЕРЕНИЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при разработке инклинометров и ориентаторов с повьпиеHHbIMH параметрами точности и надежности работы.

Известен преобразователь углов измерения скважины, содержащий источник света, приемник лучистой энергии и размещенный между ними экран, выполненный из непрозрачного материала в форме круга с отверстием 11}.

Известен прибор для преобразования углов измерения скважины, включающий корпус, источник света, приемник лучистой энергии и расположенный между ними с возможностью поворота экран (2).

Недостатками устройств является: зернистость материала с переменной оптической плотностью, в результате чего на выходе приемника лучистой энергии создается фон помех, снижающий чувствительность и точность работы датчика; зона нечувствительности при переходе от участка экрана с низкой оптической плотностью к участку с высокой оптической плотностью; малая кратность изменения оптической ппотности экрана в направлении его окружности, для такого экрана практически невозможно получить участок полностью прозрачный или полностью непрозрачный.

Низкая стабильность работы прибора прототипа обусловлена: изменением оптической плотности экрана под действием температуры в подземных условиях эксплуатации прибора в скважине; хаотическим изменением оптической плотности экрана между световодами при оседании на него влаги и частичек пыли в скважинах и при полевых условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение чувствительности и стабильности работы, измерение апсидальных углов, а также измерение азимутов скважины с слабомагнитными породами и измерение азимутов скважины в магнитных породах.

Цель достигается за счет того, что экран выполнен из непрозрачного материала в форме плоского кулачка.

Кулачок может иметь отвес.

Преобразователь целесообразно снабдить связанным с кулачком маятником и

746097 карданным подвесом, который установлен в корпусе.

Преобразователь может иметь гироскоп, на оси которого установлен кулачок, а на отвесе — источник света.

На фиг. 1 изображен датчик угла на фиг. 2 — разрез А-А фиг. I на фиг. 3— датчик для измерения апсидальных углов; на фиг. 4 — первичный измерительный преобразователь зенитных и апсидальных углов; на фиг. 5 — первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, про: буренной в немагнитных или слабомагнитных средах; на фиг. 6 — первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, пробуренной в магнитных средах.

Датчик содержит плоский кулачок 1 из оптически непрозрачного материала, например алюминия, кулачок располо>кен между источником 2 и приемником 3 лучистой энергии 4 и закреплен на оси 5, вращающейся в подшипниках 6. Все элементы первичного измерительного преобразователя размещены в охранном корпусе 7.

В статике (см. фиг. 1) фоточувствительный слой приемника 3 полностью открыт кулачком 1 для облучения лучистой энергией 4.

В этом случае электрическое сопротивление приемника лучистой энергии 3 минимально.

Датчик работает следующим образом.

При вращении кулачка 1 против часовой стрелки (см. фиг. 2) например отвесом, магнитной стрелкой, гироскопом и т.д. свето- чувствительный слой приемника 3 перекрывается кулачком 1 в соответствии с углом его поворота. Пропорционально углу поворота изменяется и электрическое сопротивление приемника 3, в результате чего в наземные блоки через скважинные измерительные преобразователи (на чертежах не показаны) непрерывно поступают электрические сигналы, соответствующие углу поворота плоского кулачка.

Датчик апсидальных углов (см. фиг. 3) работает следующим образом.

При развороте корпуса 7 скважинного прибора вместе с объектом ориентации в скважине разворачиваются и закрепленные в корпусе прибора 7 источник 2 и приемник

3 лучистой энергии 4. Кулачок 1 под действием отвеса 8 ориентируется относительно апсидальной плоскости, поэтому в назем, ные блоки поступает электрический сигнал, пропорциональный углу разворота корпуса 7 вокруг своей оси.

Первичный измерительный преобразователь (см, фнг. 4} включает два датчика углов {см. фиг. 2}. Датчики углов закреплены в корпусе 7 скважинного прибора так, что их 5 оси вращения, на которых закреплены кулачки 1; перпендикулярны одна другой и к оси скважинного прибора. При отклонении оси скважинного прибора от вертикали на угол Ю очевидно, что.(к = у, tó9,, где 8 — зенитный угол;

9 — угол разворота вокруг оси верхнего датчика под действием отвеса;

6z — угол разворота вокруг своей оси под действием отвеса кулачка нижнего датчика. . При вращении скважинного прибора вокруг своей оси при заданном зенитном угле (т.е. при изменении апсидального угла корпуса прибора) по показаниям углов

eq и 95. можно определить величину апсидального угла.

Датчик угла содержит магнитную стрелку 9 (кроме элементов, изображенных на фиг. 1), закрепленную на кулачке 1 и закреплен на карданном подвесе 1О с отвесом 8, Этот датчик работает следующим обра20 зом.

При размещении корпуса 7 сква>кинного прибора в скважине под действием отвеса 8 и магнитной стрелки 9 кулачок I занимает та- кое положение в горизонтальной плоскости, что величина электрического сопротивле.ния приемника 3 пропорциональна азимуту скважины относительно магнитного меридиана.

Первичный измерительный преобразователь (см. фиг. 6), кроме рассмотренных элезб ментов содержит отвес 8 и гироскоп 11.

Кулачок 1 закреплен на оси гироскопа !1, а источник 2 и приемник 3 закреплены в корпусе, находящемся под действием отвеса 8.

Первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, пробуренной в магнитных породах, работает следующим образом.

Перед спуском прибора в скважину устанавливаются ось гироскопа с кулачком 1 по направлению, азимут которого известен (относительный азимут), и запускают гироскоп. При спуске или подъеме скважинного прибора отвес 8 датчика ориентирует источник 2 и приемник 3 относительно апсидальной плоскостИ в точке измерений, а гироскоп

11 .удерживает кулачок 1, закрепленный на оси 5, в выбранном на поверхности земли направлении (относительный азимут). Таким образом, величина электрического сопротивления приемника лучистой энергии 3 соответствует относительному азимуту скважины.

Формула изобретения

1. Прибор для преобразования углов из,мерения скважины, включающий корпус, источник света, приемник лучистой энергии

746097

Фиг. 2 и расположенный между ними с возможностью поворота экран, с целью повышения чувствительности и стабильности работы; экран выполнен из непрозрачного материала в форме плоского кулачка.

2. -Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения апсидальных и зенитных углов, кулачок имеет отвес.

3, Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения азимутов скважины с слабомагнитными породами, преобразователь снабжен связанным с кулачком магнитиком и карданным подвесом, который уста новлен в корпусе.

4. Ирибор по п. 1, отлнчающийся тем, что, с целью измерения азимутов скважины в магнитных породах, преобразЬватель имеет гироскоп, на оси которого установлен кулачок, а на отвесе — источник света.

l5. ÏðHá0ð по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью измерения зенитных и апсидальных углов, в корпусе установлены два датчика, оси вращения кулачков котофых перпейдикулярны друг другу и к оси преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ©, 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2353633(03, кл. Е 21 В 47/022, 19?7.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2113453/03, кл. Е 2! В 47/022, 1976 (прототип).

746097

Составитель И. Карбачннская

Редактор С. Титова Техред К. Шуфрич Koppexrop Г. Назарова

Заказ 3913/23 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

m! делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4