Оптоэлектронный инклинометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 2 09) Э(59 Е 21 АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2858735/03,кл. Е 21 В 47/02, 19792, Патент США й 4047306,кл. Е 21 В 47/022, опублик. 1980.(54)(57) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНКЛИНОМЕТР, содержащий генератор сфокусированного светового-луча и приемныйузел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и точностиизмерения кривизны скважины, прием"ный узел снабжен двумя. преобразователями лучистой энергии, один из которых обращен чувствительным слоемв сторону генератора сфокусированного светового луча, другой - в сторону источника света приемного узла,а жидкостный кольцевой уровень рас"положен между этим источником светаи вторым преобразователем лучистойэнергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможно"стью вращения вокруг оси скважинногоприбора.Изобретение .относится к геологоввзведочной технике и может быть использовано для прецезионного измерения пространственной кривизны сквджинфИзвестно устройство для измерения азимутов скважины, включающее охранный кожух и размещенный в нем чувствительный элемент, состоящий из корпуса и расположенных в нем источника света, приемников света и установленного между источником и приемниками света с возможностью йоворота непрозрачного диска с радиальной сквозной щелью, Приемники света закреплены радиально на держателе, который закреплен на оси двигателя. Двигатель расположен в корпусе чув.- ствительного элемента. Непрозрачный диск снабжен магнитом, а между дис-. ком и источником. света закреплено неподвижно относительно корпуса чувствительного элемента непрозрачное кольцо с радиальной прорезью, причем корпус чувствительного элемента установлен в охранном кожухе устройства на карданном подвесе с отвесаСЦ. Однако применение устройства ограНичено " 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 чувствительного 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 пузырьком2 1.Недостатками указанного зонда буровой скважины в связи с использованием Фотокамеры в приемном устройстве являются большие затраты времени, связанные с проявлением пленки и расшифровкой снимков, дискретность измерений, связанную с ограниченным числом снимков и возможность появле" ния большой случайной ошибки измерений в связи с ограниченным количеством измеренйй в одной точке.45 50 55 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 б 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 12Между 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 Целью изобретения является повышение производительности и точностиизмерения кривизны скважин.Эта цель достигается тем, что оп 5 тоэлектронный инклинометр, содержащий генератор сфокусированного светового луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьО ком, приемный узел снабжен двумя преобразователями лучистой энергии, одиниз которых обращен чувствительнымслоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другой 15 в сторону источника света приемногоузла, а жидкостный кольцевой уровеньрасположен между этим источникомсвета и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразова 20 тели лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного прибора.На чертеже изображена конструкцияпредлагаемого оптоэлектронного ин 25 клинометраИнклинометр, опускаемый в скважину 1 содержит гибкую трубу 2, на одном конце которой закреплен генератор сфокусированного светового луча,З 0 например, лазер 3, а на другом -приемный узел 4,Гибкая труба 2 выполнена из матери- .ала, не подвергающегося разрушениюот воздействия температуры и давле 35ния (например, тонкостенная стальнаятруба).Генератор 3 сфокусированного светового луча служит для создания узкого луча света 5, направгенного вдольоси гибкой трубы 2 в месте расположения генератора,403 1016492 4плоскости вращения преобразователей света 10 различна в месте расположелучистой энергии 6 и 7. ния пузырька 12 и остальной частил мент, когда преобразователь Лавистойзаны система фокусировки луча 5, колэнергии 7, например фотодиод, прохолектор для съема электрических сиг;дит над пузырьком 12, в электронныеналов с преобразователей лучистой6 7 э ектронные блоки блоки поступает сигнал, отмечающийэнергии 6 и 7 и электронные локиместоположение линии пересечения ап"обработки электрических сигналов,ле ующим об сидальной плоскости скважины в местеИнклинометр работает следующимразом. 9расположения приемного устройства 4 соторои с плоскос 1 ью вРащениЯ пРеобРазовате-.В скважину 1, кривизну котороинеобходимо измерить, опускают гибкую лей лучистой энергии 6 и 7,трубу 2 с закрепленными на ней генера"е а Время, измеренное между электричес"кими сигналами, которые возбуждаютсятором 3 луча света и приемным узломв преобразователях лучистой энергии4. Труба полностью копирует искривле в Р .Р У6 и 7, будет пропорционально величиние скважины в пространстве. В слуне углового отклонения луча 5 от осичае изменения кривизны скважины наприбора относительно апсидальнойучастке генератор 3 - приемный узелплоскости скважины в месте располо 4 луч света 5 отклонится от оси при.- жения приемного зла 4.бора и пересчет плоскость вращенияТаким образом, преобразователи лу"преобразователей лучистой энергии вчистой энергии 6 и 7 измеряют две ненекоторой точке. Пузырек. 12 кольцевозависимые величины " величину откло"го уровня 11 будет всегда стремитсянения луча 5 генератора 3 и угол, опзанять самое верхнее положение, т.е.находиться в апсидальной плоскости дределяющйй направление отклонения луча, 5 генератора 3 относительно апсидаль"скважины в месте расположения приемйой плоскости скважины в месте распоного узла 4 (апсидальной плоскостьюложения приемного устройства 4. Знаядля данной точки скважины называет-..эти две независимые величины, с помо"ся вертикальная плоскость проходящая. щью несложных математических .преобрачерез касательную к оси скважины, про-зззований находятся азимут. и зенитныйведенную в данной точке), Данная ап"угол скважины в.любой точке измересидальная плоскость пересечет плос"ния.кость вращения приемников по некоторой линии Преобразователи лучистой Использование вращабцихся вокругэнергии 6 и 7 закреплены на оси 8оси прибора преобразователей лучистой3двигателя 9 и вращаются с постоянной . энергии 6 и 7 и электронных блоковскоростью, При пересечении луча 5,пре- обработки электрических сигналов пообразователем лучистой энергии 6, . зволит получать информацию о прост"например, функциональным фоторезисто-. Ранственном положении любой точки осиром, в электронные блоки поступает скважины непосредственно в процессе46сигнал, пропорциональный величине измерения, выполнить любое число из",отклонения луча 5 от оси прибора. Ин- мерений кривизны скважйны в даннойтенсивность светового потока, прохо" точке, что дает возможнрсть сделатьвящего через уровень 11 от источника случайную ошибку измерений небольшой.101 б 192 И,КарбачинскСоставительТехредИ.ГергельРедактор А.Шандор Корректор И, уШ л Подписное Заказ 33 л. Проектная,г. Ужгород, ул.ППП "Патент , г.Филиал 3 Тираж 6ВНИИПИ Государпо делам изоб113035, Москва венного комите та СССРетений и открытийЖ"3 ) Раушская наб д.4