Устройство для дистанционного изме-рения углов b скважине

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

<п>819319

Союз Соеетскмн

Социалистически к республмк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.05.79 (21) 2763140/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

Е 21 В 47/022

Гееуюрстмнввй кнмнтнт

СССР

° е амам нзебретеннй н нтнрмтнй (53) УДК 622.247..7 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13

Дата оаубликования описания 17.04.81 (72) Автор изобретения

О. М. Мироненко

Казахский филиал Всесоюзного научно-исслрд жатель кого.„ института разведочной геофизики научно-пр 5изводат1тенцаго т -. // объединения «Геофизика» .".у, " -".; г, с (71) Заявитель

= / (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО

ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ В СКВАЖИНЕ

Изобретение относится к геофизическим методам разведки и может быть использовано для определения азимутальной ориентации геофизических приборов, например сейсмоприемников в немагнитных скважинах.

Известен азимутальный датчик инклинометра (1), содержащий магнитную систему, на которой укреплен сферический экран со прелью, считывающее устройство, снабженное системой линз, разделяющих свет на два луча, и систему зеркал, ориентирующую лучи на фотоэлемент. Текущий азимут определяется положением зеркала на корпусе отвеса, а магнитный азимут — направлением щели экрана, через которую луч света от источника, попадает на сферическое круговое зеркало. Оба луча через систему зеркал сходятся на фотоэлементе.

К недостаткам этого устройства относятся сложность и ненадежность оптической системы. Система зеркал, удлиняя оптический рычаг, уменьшает энергию луча, что снижает чувствительность устройства. Вращение считывающего устройства вызывает вихревые движения воздуха, возмущает магнитный элемент, обладающий большой инерционностью, что снижает точность измерений и приводит к увеличению затрат времени на измерения.

Известен также инклинометр (2), азимутальный датчик которого содержит маг нитную систему с непрозрачным диском с двумя перпендикулярными радиальными щелями, одна из которых направлена вдоль северного конца магнитной стрелки, систему осветителей, линз, зеркал и фотодатчиков. Развертывающий луч от источника све та через систему линз и зеркал попадает на фотоэлемент. Импульс напряжения на фотоэлементе соответствует положению магнитной системы. Второй импульс, необходимый для отсчета угла, возникает на втором фотот элементе при попадании на него луча света от второго осветителя, который проходит через фокусирующую линзу, систему зеркал вращающегося кронштейна и через щель в экране устройства, определяющего направление апсидальной плоскости, попадает на

20 фотоэлемент.

Устройству (2) присущи указанные недостатки устройства (1), кроме того, в наклонных скважинах азимутальный угол из81 меряется с погрешностью из-за наклона плоскости диска к считывающему устройству, которая компенсируется электронным логическим устройством.

Известно устройство для дистанционного измерения углов (3), содержащее корпус, в котором вращается панель с вмонтированными в нее усилителем, осветителем, двумя фокусируюШими линзами и двумя фотодатчиками. На корпусе устройства и на магнитной стрелке укреплены зеркала. Луч света от осветителя при вращении панели в некоторый момент времени попадает на зеркало, укрепленное на магнитной стрелке, и, отражаясь от него, попадает на фотодатчик, который вырабатывает импульс напряжения. Аналогично возникает импульс напряжения на втором фотодатчике при попадании на,него света, отраженного зеркалом, укрепленным на корпусе устройства. Импульсы напряжения поступают на усилитель, а затем по кабелю на дневную поверхность к регистратору.

Недостатком этого устройства является то, что световой блик от зеркала, укрепленного на магнитной стрелке, попадает на азимутальный фотодатчик только в случае, когда плоскость этого зеркала параллельна основанию вращающейся панели. При незначительных продольных колебаниях магнитной стрелки с укрепленным на ней зеркалом световой блик, отраженный от этого зеркала, дрейфует от центр@ к периферии торцевой поверхности вращающейся панели, уклоняясь от фотодатчика, в результате чего электрический сигнал отсутствует.

Вращение панели возмущает среду, в которую помещена магнитная стрелка, что выводит ее из состояния равновесия и приводит к погрешностям при измерениях. Размещение источника света, оптической системы, фотодатчиков и усилителя в ограниченном объеме вращающейся панели осложняет настройку и снижает надежность работы устройства.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции и процесса измерений, повышение надежности, точности и достоверности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для дистанционного измерения углов в скважине, содержащем вращающийся кронштейн, источник света, линзы, фотоэлементы, магнитную стрелку, усилитель, источник света размещен в светонепроницаемом экране с двумя щелевыми отверстиями, одно из которых направляет луч света через фокусирующую линзу на фотоэлемент, установленный на вращающемся кронштейне, а другое — на корпус, где, установлен второй фотоэлемент. Магнитная стрелка с прикрепленным к ней экраном с радиальной щелью расположена между источником света и фотоэлементом.вра9319

4 щающегося кронштейна и заключена в прозрачную герметичную камеру с жидкостью.

На чертеже изображено устройство для дистанционного измерения углов, На вращающемся кронштейне 1 размещен осветитель, состоящий из источника света 2, помещенного в двухщелевой экран со щелями 3 и 4, фокусирующая линза 5 и фотоэлемент 6, установленные против щели 3.

Ось вращения кронштейна 1 совпадает с осью вращения магнитной стрелки 7 и экрана 8 с радиальной щелью 9. На корпусе

10 устройства установлен фотоэлемент 11; который размещен за радиальной щелью 12, ориентированной на образующую цилиндра, описываемого лучом света от щели 4.

Вращающийся кронштейн 1 с помощью вала 13 соединен с электродвигателем 14.

Кольцевые токосъемники 15 посредством скользящих контактов 16 осуществляют электрическое соединение подвижных и неподвижных частей устройства. Магнитная

20 стрелка 7 с экраном 8 со щелью 9 заключена в прозрачную герметичную камеру 17, заполненную жидкостью, и установлена на корпусе устройства с помощью стойки 18. Электрические эЛементы устройства подключены к электронному блоку 19.

Устройство работает следующим образом.

Луч от источника света 2 через щель 3 на экране осветителя, сфокусированный линзой 5, попадает на экран 8, который вместе з» с магнитной стрелкой 7 находится в прозрачной камере 17. При вращении кронштейна 1 в момент совпадения луча и щели 9 экрана свет попадает на фотоэлемент 6, на котором появляется электрический импульс.

Аналогично при попадании второго луча на щель 12 перед фотоэлементом 11 возникает электрический импульс. Фотоэлементы 6, 11 включены параллельно один другому, но в разной полярности.

Импульсы, сформированные на фотоэле4 ментах, поступают на вход усилителя, входящего в электронный блок 19, в который также входят электронный стабилизатор напряжения и электронный стабилизатор оборотов двигателя, а затем по каротажному кабелю поступают на вход усилителя электрон45 нолучевого осциллографа с круговой, разверткой электронного луча. При этом отрицательный импульс от реперного фотоэлемента 11, соответствующий направлению скважинного устройства, является опорным и синхронизирует развертку осциллографа, а положительный импульс от фотоэлемента

6 фиксирует направление магнитной стрелки. Величина угла считывается с круговой развертки луча на экране осциллографа через градуированную маску непосредственно в градусах.

Питание осветителя и передача импульсных сигналов с фотоэлемента 6 вращающегося кронштейна 1 осуществляется токо819319 съемником 15 с помощью скользящих контактов 16.

В качестве электропривода можно использовать бесконтактный двигатель с электронным стабилизатором оборотов (например БДС-02M). Питание осветителя, скважинного усилителя и электродвигателя осуществляется с помощью электронного стабилизатора напряжения, напряжение питания на который, а также снятие информационных сигналов с усилителя осуществляется по кабелю с дневной поверхности.

Устройство вместе с электронным блоком, включающим электронный усилитель, электронный стабилизатор напряжения и электронный стабилизатор оборотов, размещается в корпусе скважинного зонда совместно с геофизическими приборами, взаимное положение которых с устройством известно;

Управление работой устройства осуществляется дистанционно по каротаЖному кабелю.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с ранее известными заключаются в следующем.

Измерительная система устройства имеет жесткую оптическую связь без промежуточных отражающих и преломляющих оптических элементов, что исключает рассогласование элементов формирования импульсов. Радиальная щелевая диаграмма экрана на магнитной стрелке не искажает проекции луча на горизонтальную плоскость и позволяет производить измерения при любом пространственном положении магнитной стрелки. Заключение магнитной стрелки и экрана со .щелью в прозрачную герметичную камеру с демпфирующей жидкостью способствует не только быстрому успокоению ее, но и позволяет повысить скорость дискретизации, что создает возможность наблюдать за состоянием стрелки непрерывно, даже в процессе спуско-подъемных операций, когда по наблюдению за флуктуацией стрелки можно взять осредненный отсчет угла.

Стабилизац..я оборотов электродвигателя упрощает условия синхронизации .развертки луча электроннолучевого осциллографа и позволяет вести отсчет угла, зафиксирован.ного разнополярными импульсами на экране осциллографа, а также применить электронную схему цифрового отсчета величины угла. При круговой развертке луча длина его пути по экрану в а раз больше линейной развертки, следовательно расстояние между импульсами, фиксирующими величи О ну угла, отмечается в зг раз точнее.

Условный экономический эффект от применения устройства составляет 20 тыс. рублей в год. формула изобретения

l. Устройство для дистанционного измерения углов в скважине, содержащее вращающийся кронштейн, источник света, лин о зы, фотоэлементы, магнитную стрелку, усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено двумя экранами, один из которых выполнен с двумя щелями, а другой — с радиальной щелью, при этом источник света помещен за двухщелевым экраном, а магнитная стрелка связана с экраном с радиальной щелью и расположена между источником света и фотоэлементом, причем последние установлены на вращающемся кронштейне. зо 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитная стрелка с экраном помещена в прозрачную герметичную камеру, за полненную жидкоетью.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 321622, кл. Е 21 В 47/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 488914, кл. Е 21 .В 47/02, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 527508, кл. Е 21 В 47/022, 1974.

819319

1Р

Редактор Е. Хорнна

Заказ 834/4 б

9

17

Составитель И. Карбачинская

Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н от крытий

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

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