Скважинное оптическое устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет -6 О 1 Ч 9/ОО Пкудерстевнний кемнтет СССР нв делам наебретеннй н отнритнйОпубликовано 23,05,81, Бюллетень М 19 Дата опубликования описания 25053(72) Авторы Р.Д. Мухамедьяров, Б.В. Шульгин, Н.В. Распутин,54) СКВАЖИННОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к геофизической. разведке и предназначено для выделения в разрезе скважины горных /пород, различающихся цветом, например для выделения жилок асбеста во вмещающих породах.Известно скважинное оптическое устройство, в котором для обеспечения дифференциации пород например, жилок асбеста на фоне вмещающих пород, используют распылитель и собиратель люминесцентного порошка, а осветитель представляет собой источник ультрафиолетового излучения, выполненный в виде тора и расположенный в плоскости, параллельной оси скважиныОднако данное устройство не обладает достаточно высокой точностью и помехоустойчивостью, поскольку является одноканальным устройством,Иэ известных скважинных оптических устройств наиболее близким к заявляемому по технической сущности является скважинное оптическое устройство, которое включает глубиннуючасть, а:одержащую два или более осветителей, например лампочек накаливания, расположенных по окружности вплоскости параллельно оси скважины,диффузный рассеиватель с тороидально-параболической поверхностью, размещенной между системой осветителейи стенкой скважины, коллимирующее 10устройство, установленное на оси системы осветителей с рассеивателем,фотоумножитель и регистрирующую частьс блоком питания и системой протяжки т 5каротажного кабеля 12.Однако известное скважинное оптическое устройство не обладает достаточно высокой. помехоустойчивостьюпри измерениях поскольку показания 20одноканального регистрирующего блокав этом устройстве существенно зависят от стабильности светового потока осветителей, которая ничем неконтролируется.832515Цель изобретения - разработкаскважинного оптического устройства,обеспечивающего повышенную помехоустойчивость, высокую точность и разрешающую способность при дифференциации пород с различной отражательной способностью, например при выделении жилок асбеста.Цель достигается тем, что в скважинном оптическом устройстве, содержащем соединенные каналом связи регистрирующую наземную и глубиннуючасти, последняя содержит осветитель,состоящий иэ двух светодиодов, подключенных через блоки управления мощностью светодиодов на выходы генераторовс различными частотами модуляции.Светодиоды снабжены оптической систе"мой и окном для выхода излучения,фотоприемник снабжен соответственной 20оптической системой и отдельным окном, расположенным рядом с окном светодиодов, Выход фотоприемников включен на вход предусилителя, выход которого подключен на вход полосовых 25фильтров с различными центральнымйчастотами, выходы фильтров соединеныс сигнальными входами синхронных детекторов, другие входы синхронныхдетекторов подключены к соответствую- З 0щим выходая генераторов, выходы синхронных детекторов подключены на входсумматора, выход которого подключенк управляпцеМу входу блоков управления мощностью излучения светодиодов, выходы синхронных детекторовподключены к входам блока вычитания,выход которого вместе с выходом одного из синхронных детекторов .являетсявыходом устройства. При этом оптический блок светодиодов содержит полупрозрачное зеркало и объектив, а оптический приемный блок содержит зеркало, объектив и линзу поля или конденсор. Регистрирующая наземная частьустройства содержит блок индикации,управления и питания, соединенные .кабелем с глубинной частью.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства, содержащего глубинную и 50регистрирущцую части; на фиг. 2 -блок-схема подсветки светодиодов;на фиг. 3 - блок-схема оптическогоприемного блока.55Глубинная часть устройства содержит разделенные окна 1, 2, оптичес -кий блок 3 светодиодов и оптическийприемный блок 4, светодиоды 5, 6,подключенные через блоки 7, 8 управления мбщностью светодиодов на выходы генераторов 9, 10 с различнымичастотами модуляциии. 5 . Выходфотоприемника 11 включен на входпредусилителя 12, выход которогоподключен на входы полосовых фильтров 13, 14 с центральными частотамии Г, выходы фильтров соединеныс сигнальными входами синхродетекторов 15, 16, другие входы синхродетекторов подключены к выходам генераторов 9, 10, выходы синхродетекторовподключены на вход блока 17 сложения,выход которого годключен к управляющему входу блоков 7, 8 управлениямощностью излучения светодиодов, выходы синхродетекторов 15, 16 подключены к входам блока 18 вычитания,выход которого и выходы синхродетекторов 15, 16 являются выходом устройства. Регистрирующая наземнаячасть включает блок индикации 9,управления 20 и питания 21,Устройство работает следующим образом.Источниками подсветки служат светодиоды 5, 6 (фиг. ). Спектральнаяобласть излучения светодиодов выбирается такой, чтобы обеспечить пропускание излучательного света черезводную среду (если устройство работает в обводненных скважинах). Светодиод 5 имеет длину волны излучения Аи=0,5 мкм (зеленый диапазон),а светодиод 6 имеетДщ=0,7-0,В мкм(ближний инфракрасный ;щапазон). Частоты модуляции светодиодов 1 и Гв области 1-6 кГц с учетом частотнойхарактеристики "фотоприемника 11=3 кГц, 12=4,5 КГц.Для совмещения диаграмм излучениясветодиодов 5 и 6,используют полупрозрачное зеркало 22, а фотойетрирование диаграммы излучения - с помощью объектива 23. Излучение черезвыходное окно 1 поступает в рабочуюзону и на стенку скважины. Излучение,отраженное т стенок скважины, поступает в устроцство через окно 2, которое отделено от окна 1, с цельюотсечь диффузионное отражение светаот пыли и частиц на окнеи с цельюотсечь френелевское отражение на окне 1 от фотоприемника 11. Благодарявыбору различных частот модуляции,используют одно и то же приемное устройство без спектрального разделенияпо длинам волн. Диаграмма направленности формируется с помощью окна 2, поворотного зеркала 24 ( для уменьшения габаритов устройства) , объектива 25 и линзы поля (или конденсатора) 26 и поступает на фотоприемник, в качестве которого используют кремниевый или германиевый фотодиод, чувствитель ный к выбранной области излучения светодиодов 0,5-0,8 мкм.Отраженные от стенки скважины потоки излучения с длинами волн Л,и , несущие информацию об отличанпихся1, г по цвету породах, слаганпцих стенку скважинысоздают сигналы О ( ) и 15 О 2 (12) на фотоприемнике 11, которые через цредусилитель 12 поступают на разделительные полосовые 4 ильтры 13, 14 (ослабление но соседнему каналу не хуже 60 дб, т.е. 1000 раз), и далее. 20 через синхронные детекторы выпрямленные сигналы поступают на блоки сложения 17 и вычитания 18, Суммарный отраженный сигнал используют для управления мощностью светодиодов таким 25 /образом, чтобы О + О сопэС, что обеспечивает надежность работы и линейность характеристик устройстваменьшее отражение - большая мощность светодиодов, которые управляютея па-, 30 раллельно). 1 О 35 Разностный сигнал несет основнуюинформацию от отличающихся по цветупородах, слагающих стенку скважины,на основании их альбедных характе ристик, Ввиду. того, что О 1+ОопэС1 2разностный сигнал получается нормированным, так как обратная связь .осуществляет при этом операцию делеЮ ния, т.е. сигнал равен - "- . Дпяполучения служебной информации и работоспособности устройства, либо с целью дополнительной обработки на ЭВМ в предлагаемом устройстве предус 45мотрены выходы сиглов О. и Ос синхродетекторов.Основным технико-экономическимпоказателем предлагаемого скважинно- .го устройства является его повьппенная помехоустойчивость и надежность,а также разрешающая способность и точность дифференции пород, слагающих стенку скважины. (роме того,предлагаемое устройство пригодно также для работ в обводненных скважинах. В ранее применяемых устройствах с одним и тем же окном для иэлучатзпьного и отраженного света возникала сильная помеха из"за отражения части светового сигнала от окна и непосредственного попадания на фотоприемник, что приводило к о 1 пибкам при анализе стенки скважины.формула изобретения. Скважинное оптическое устройство, включающее соединенные каналомсвязи регистрирующую наземную и глубинную части, содержащую осветительи фотоприемник, о т л ц ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения точности, раэрешанюцей способности и помехоустойчивости, осветитель выполнен по меньшей мере из двух светодиодов, глубинная часть содержитблоки управления мощностью светодиодов, генераторы с различными частотами модуляции, оптический блок светодиодов, оптический приемный блок,предусилитель, полосовые фильтры,синхродетекторы, блок вычитания иблок сложения, причем светодиодыподключены через блоки управлениямощностью излучения светодиодов навыходы генераторов, выход фотоцриемников включен на вход предусилителя,выход которого подключен на входыполосовых фильтров, выходы полосовыхфильтров соединены с сигнальнымивходами синхродетекторов, другиевходы синхродетекторов подключены квыходам генераторов, выходы синхродетекторов подключены на вход блокасложения, выход которого подключен куправляющему входу блоков управлениямощностью излучения светодиодов, авыходы синхродетекторов подключенык входам блока вычитания, выход которого и выходЫ синхродетекторов являются выходами устройства.2Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цепьюсовмещения диаграмм излучения светодиодов, оптический блок светодиодовсодержит полупрозрачное зеркало иобъектив.3. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что оптическийприемный блок содержит поворотноезеркало, объектив и линзу поля иликонденсор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРУ 625178, кл. а О Ч 9/00, 977,2. Авторское свидетельство СССР541136, кл. С 01 Ч 9/00. 1975 (прототип) .Ре гисврируецал юземюю часовпис Фолнял ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Заказ 3971/82 ВНИИПИ Го по делам 113035, МоскваТира дарственн зобретени Ж, Рауш го комитета и открытийская наб., д