Датчик угла наклона буровой скважины

) Е 21 В 47/ Бюл, Уий гореваониИ ститу Сковороднив АБИНБ СООЭ СОВЕТСНИХРЦМЛНПнКНжРЕСПУБЛИН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение о разведочной техник дпя измерения искр скважины. Цель - п измерения в процес чика по стволу скв установлена измер 1, частично заполн дой (С) 2 с высок поверхностного отр С 2 на продольной источник света в в кольцевой фотоэле тносится к геологое, предназначено ивления буровой овьппение точности се перемещения датажины. В корпусе 9 ительная камера (К) енная жидкой среим коэффициентом ажения. Над жидкой оси К 1 размещениде лампочки 3, ктрический преобра1640390 зователь (П) 5 и линза-конденсатор 4,Пространство в К 1 между жидкой С 2 иП 5 заполнено прозрачной жидкостью10. Снаружи К 1 между слоями изоляции 56 размещена нагревательная обмоткатермостата 7, а в нижней части К 1 установлен терморегулятор 8. Световые Изобретение относится к геолого- разведочной технике, предназначено для измерения пространственного положения буровой скважины и является усовершенствованием изобретения по авть Св., К 1 1509518.Цель изобретения - повышение точности измерения в процессе перемещения датчикапо стволу скважины.На Фиг, 1 приведен датчик угла наклона, продольный разрез при углеонаклона, равном 90 ; на фиг. 2 - то же, при отклонении датчика от вертикали; на Фиг. 3 - принципиальная электрическая схема датчика; на фиг, 4 - график зависимости выходного сигнала датчика от угла наклона.Датчик угла наклона буровой скважины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным нижним торцом. Нижняя часть камеры 1 заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отраже 35 ния. Лучше всего условию высокого по,верхностного отражения отвечают жидкие металлы или сплавы, например цезий (температура плавления 29 С), сплав Вуда (60 С) или ртуть. Правда, последняя наименее удобна, так как из-за слишком низкой (-38,9 С) температуры плавления она будет оставаться жидкой и после окончания измерений, нри транспортировке датчика. 45Над уровнем жидкой среды 2 на продольной оси измерительной камеры 1 размещены источник света в виде лампочки 3 накаливания и линзы-конденсора 4 и кольцевой Фотоэлектрический преобразователь 5, плоскость которого перпендикулярна продольной оси датчика. В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть использованы фотосопротивление, фото- диод или фотоэлемент,55Расстояние между источником света и уровнем жидкости в измерительной камере регулируется так, чтобы при лучи 14, отражаясь от поверхностижидкой С 2, попадают на П 5, вькодной сигнал которого максимален привертикальном расположении датчика.По величине изменения сигнала П 5судят об угле наклона. 4 ил,вертикальном положении датчика весь свет, отраженный поверхностью жидкости, попадал на фотопреобразователь т,е. по максимальному сигналу преобразователя 5,Снаружи измерительной камеры 1 между двумя слоями изоляции 6, например, из асбестовой ткани, размещена нагревательная обмотка термостата 7, а в нижней части камеры - терморегулятор 8 например, биметаллического типа. Измерительная камера вместе с тер-мостатом размещена в защитном корпусе 9.Пространство в измерительной камере 1 между жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отражения и Фотоэлектрическим преобразователем 5 заполнено прозрачной жидкостью 10, например. водой или глицерином. Поскольку фазовые переходы вещества (жидкость - твердое тело) сопровождаются изменением объема, то для: предотвращения повреждения измеритель" ной камеры 1 она снабжена компенсатором в виде размещенной снаружи измерительной камеры резиновой оболочки 11, сообщающейся через отверстия 12 с прозрачной жидкостью 10. Электрические выводы от лампочки 3 накаливания, фотопреобразователя 5 и термостата 7 с терморегулятором 8 подсоединены к жилам а, б, в трехжильного каротажного кабеля 13 согласно фиг.3. К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампочки и термостата, а к выводавм а и б - миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика. В случае использования в качестве фотоэлектрического преобразователя фотосопротивления или фотодиода последовательно с милли- амперметром включают отдельный источник тока.Датчик работает следующим образом.Перед спуском в скважину производят градуировку датчика, для чего егозакрепляют в зажиме специального градуированного стола, заранее отнивелированного по установочным уровням,Приводят датчик в вертикальное положение. Включают питание термостата и оспветителя (жилы а и в). После того,как металл в измерительной камере перейдет в жидкое состояние, к жилам аи б подключают измерительную цепь иизмеряют выходной сигнал 3 датчика. 15Как видно из Фиг. 1, при вертикальномрасположении датчика все световые лучи 14 от лампочки 3, отраженные поверхностью жидкой среды 2, попадают накольцевой фотопреобразователь 5, при Юэтом его выходной сигнал будет максимальным,Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы от.слоненияот вертикали с заданным шагом и при 25каждом угле берут замеры выходногосигнала. Как видно из фиг. 2, приотклонении от вертикали уже не всеотраженные поверхностью жидкой среды2 световые лучи 14 попадают на Фотопреобразователь 5, и выходной сигналдатчика уменьшается. По результатамградуировки строят график Э =Ц),изображенный на Фиг. 4, где- уголнаклона.После градуировки датчик на каро 35тажном кабеле опускают в скважину 15и ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумагекаротажного самописца в Функции глу Обины скважины при медтенном перемещении датчика по стволу скважины или. выполняют дискретные измерения приостановках датчика,Величину углов наклона скважины, определяют по градировочному графику (фиг. 4). Шкала измерительного миплиамперметра может быть проградуирована непосредственно в градусах угла наклона.11 о окончании измерений датчик извлекают из скважины, снова устанавливают вертикально и отключают питание. Через 10-20 мин расплавленный металл застывает и датчик готов к транспортировке на любые расстояния.Следует отметить, что расход энергии на питание термостата на будет большим, так как температура в скважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без термостата может превысить температуру плавления металла в измерительной камере.Заполнение прозрачной жидкостью пространства в измерительной камере между жидкой отражающей средой и фотоэлектрическим преобразователем предотвращает образование волн или ряби на поверхности отражающей среды в процессе перемещения датчика по стволу скважины, что позволяет исключить рассеяние частиц отраженного ,света и повысить точность измерения по сравнению с прототипом.Формула изобретения Датчик угла наклона буровой сква;жнны по авт,св, Р 1509518, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в процессе перемещения датчика по стволу скважины, пространство в измеритель" ной камере между жицкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения и фотоэлектрическим преобразователем заполнено прозрачной жидкостью.1640390 Составитель А. ЦветковРедактор Л, Волкова Техред С.Мигунова Корректо сауленк ака 9 12 аж 374 писное эводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 НИИПИ Государствелн 1130комитета по Москва, Ж-З обретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д. 4/5