Датчик угла наклона буровой скважины

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 09) (И) А 4 Е 21 В 47/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР 4340059/23-0310,1 .872" .09.89. Бюл,(21) (22) (46) ть отраженногоа, регистрирусигнала кото-,клона, 2 з.п. меньшается интенсивно т ЖС 2 светового пото мого П 5, по величине ого определяют угол н -лы, 4 ил. 3 институ И. вородни ков(54) ДАТЧИК УГЛА НАКЛОНА БУРОВОЙСКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности кустройствам для измерения угла наклона скважины, Цель - упрощение конструкции и процесса измерений и повышение надежности работы датчика засчет исключения возможности отвердения металла при измерениях. В корпусе 6 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жид:кой средой (ЖС) 2, в качестве которойприменен легкоплавкий металл с высоким коэффициентом поверхностногоотражения, Выше уровня ЖС 2 в К 1соосно размещены источник 3 светаи кольцевой фотоэлектрический преобразователь (П) 5. Между корпусом 6и К 1 установлен термостат в виденагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9. При измерениях в скважинетермастат поддерживает температуру,необходимую для нахождения металлав К 1 в жидком состоянии, При отклонении корпуса 6 от вертикали изменяется положение уровня ЖС 2 относительно П 5. При этом пропорционально ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ1509518Изобретение относится к геолого- разведочной технике, в частности к устройствам для измерения пространственного положения буровой скважины. 5Цель изобретения - упрощение конструкции, процесса измерений и повышение надежности работы датчика.На фиг. 1 приведена конструкция датчика, продольный разрези ход 10 световых лучей при вертикальном расположении датчика; на Фиг. 2 - то же, при отклонении датчика от вертикали; на фиг, 3 - принципиальная электрическая схема датчика; на фиг. 4 - эави симость выходного сигнала датчика от угла наклона.Датчик угла наклона буровой скважины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным 20 нижним торцом. Камера 1 частично заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отраже ния, в качестве которой выбран легкоплавкий металл. Могут быть использованы такие металлы, как цезий (т.пл . 29 С), сплав Вуда (т.пл, 60 С) или ртуть. Последняя наименее удобна, так как она будет оставаться жидкой и после окончания измерений, 30Выше уровня жидкой среды 2 в .:амере 1 соосно размещены источник света в виде лампы 3 накаливания и линзы 4 конденсатора и фотоэлектрический преобразователь 5, выполненный 15 в виде кольца, плоскость которого перпендикулярна продольной оси камеры 1 В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть использованы фотосопротивление, фотодиод или 40 Фотоэлемент.Расстояние между источником света и уровнем жидкой среды 2 в камере регулируется так, чтобы при вертикальном положении датчика весь свет, 45 отраженный поверхностью среды 2, попадал на фотопреобразователь 5, т.е, по максимальному сигналу фотопреобраэователя 5. Измерительная камера установлена в защитном корпусе 6. Между корпусом 6 и камерой 1 с двумя слоями изоляции 7, например, из асбестовой ткани, размещен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9, например, биметаллического типа. Термостат предназначен для поддержания температуры, обеспечивающей нахождение металла в камере 1 в жидком состоянии, и исключения возможности отвердения металла при измерениях.Электрические выводы от лампы 3 накаливания, фотопреобразователя 5, обмотки 8 и терморегулятора 9 термостата подсоединены к жилам а, б и в трехжильного каротажного кабеля 10 (фиг, 3). К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампы 3 и термостата, а к выводам а и б миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика, В случае использования фотоэлектрического преобразователя фотосопротивления или фотодиода последовательно с миллиамперметром включают отдельный источник питания.Датчик работает следующим образом.Перед спуском в скважину производят градуировку датчика, для чего его закрепляют в зажиме специального градуировочного стола, заранее отни. велированного по установочным уровням. Приводят датчик в вертикальное положение. Включают питание термостата и лампы 3 (жилы а и в) . После того, как металл в измерительной камере 1 перейдет в жидкое состояние, к жилам а и б подключают измерительную цепь и измеряют выходной сигнал 1 датчика. При вертикальном расположении датчика все световые лучи 11 от лампы 3, отраженные поверхностью среды 2, попадают на кольцевой фото-, преобразователь 5, и выходной сигнал датчика будет максимальным (фиг. 1).Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы у отклонения от вертикали с заданным шагом и при каждом угле измеряют выходной сигнал . При отклонении от вертикали уже не все отраженные поверхностью среды 2 световые лучи 11 попадают на фотопреобразователь 5, и выходной сигнал датчика уменьшается (фиг. 2). По результатам градуировки строят график зависимости 1- Е (фиг. 4).После градуировки датчик на каротажном кабеле 10 спускают в скважину 12 и производят либо дискретные измерения выходного сигнала при остановках датчика на определенной глубине, либо ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумаге каротажного самописца5 15095 в функции глубины скважины при медленном перемещении датчика по стволу скважины. Величину углов наклонаскважины определяют по градуировочному графику (фи . 4). Шкала измери 5 тельного миллиамперметра может быть проградуирована непосредственно в градусах угла наклона. По окончании измерений датчик извлекают из скважины снова устанавливают вертикально и отключают питание. Через 10-20 мин расплавленный металл отвердеет и датчик готов к транспортировке на любые расстояния. 15 Расход энергии на питание термостата не будег большим, так как температура в . кважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без тер ".стата превышает температуру плавл. ня металла в измерительной каме а,рощение конструкции и процесса изме ений обусловлено тем, что датчик с,.чержит только одну измерительную камсру и один кольцевой фотопреобразователь и не нуждается в ориентированном спуске в скважину, так как угол наклона определяют непосредственно пб величине интенсивности от 18 6 раженного от жидкой среды светового потока.Ф о р м у л а изобретения1, Датчик угла наклона буровой скважины, содержащий установленные в корпусе измерительную камеру, частично заполненную жидкой средой, фотоэлектрический преобразователь и соосно расположенный в камере источник света, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью упрощения конструкции и процесса измерений, измерительная камера заполнена жидкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения, а Фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде кольца и размещен соосно в камере выше уровня жидкой среды.2, Датчик по п. 1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что в качестве жидкой среды выбран легкоплавкий металл,3, Датчик по и. 2, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы за счет исключения воэможности отвердения металла при измерениях, между корпусом и камерой установлен термостат.1509518 Составитель А. Цветков Техред А,Кравчук Корректор Н.Борисова Редактор Л. Зайцева Заказ 5777/28 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101