SU746097A1 - Прибор дл измерени углов измерени скважины - Google Patents

Description

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано при разработке инклинометров и ориентаторов с повышенными параметрами точности и надежности работы.

Известен преобразователь углов измере- 5 ния скважины, содержащий источник света, приемник лучистой энергии и размещен- ₍ ный между ними экран, выполненный из непрозрачного материала в форме круга с отверстием [1].

Известен прибор для преобразования углов измерения скважины, включающий корпус, источник света, приемник лучистой энергии’ и расположенный между ними с возможностью поворота экран [2].

Недостатками устройств является: 15 зернистость материала с переменной оптической плотностью, в результате чего на выходе приемника лучистой энергии создается фон помех, снижающий чувствительность и точность работы датчика;

зона нечувствительности при переходе от ²⁰ участка экрана с низкой оптической плотностью к участку с высокой оптической плотностью;

малая кратность изменения оптической плотности экрана в направлении его окружности, для такого экрана практически невозможно получить участок полностью прозрачный или полностью непрозрачный.

Низкая стабильность работы прибора прототипа ’ обусловлена: изменением оптической плотности экрана под действием температуры в подземных условиях эксплуатации прибора в скважине; хаотическим изменением оптической плотности экрана между световодами при оседании на него влаги и частичек пыли в скважинах и при полевых условиях эксплуатации.

Цель изобретения — повышение чувствительности и стабильности работы, измерение апсидальных углов, а также измерение азимутов скважины с слабомаГннтными породами и измерение азимутов скважины в магнитных породах.

Цель достигается за счет того, что экран выполнен из непрозрачного материала в форме плоского кулачка.

Кулачок может иметь отвес.

Преобразователь целесообразно снабдить связанным с кулачком маятником и карданным подвесом, который установлен в·корпусе.

Преобразователь может иметь гироскоп, на оси которого установлен кулачок, а на отвесе — источник света.

На фиг. 1 изображен датчик угла;' на j фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 — датчик для измерения апсидальных углов; на фиг. 4 — первичный измерительный преобразователь зенитных и апсидальных углов; на фиг. 5 — первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, про; буренной в немагнитных или слабомагнйтных средах; на фиг. 6 — первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, пробуренной в магнитных средах.

Датчик содержит плоский кулачок 1 из оптически непрозрачного материала, например алюминия, кулачок 1 расположен между источником 2 и приемником 3 лучистой энергии 4 и закреплен на оси 5, вращающейся в подшипниках 6. Все элементы первичного измерительного преобразователя раз- 21 мешены в охранном корпусе 7.

В статике (см. фиг. 1) фоточувствительный слой приемника 3 полностью открыт кулачком 1 для облучения лучистой энергией 4. В этом случае электрическое сопротивление приемника лучистой энергии 3 минимально. ' Датчик работает следующим образом.

При вращений кулачка 1 против часовой стрелки (см. фиг. 2) например отвесом, магнитной стрелкой, гироскопом и т.д. 'свето-' 3( чувствительный слой приемника 3 перекрывается кулачком 1 в. соответствии с углом его поворота. Пропорционально углу поворота изменяется и электрическое сопротивление приемника 3, в результате чего в наземные блоки через скважинные измерительные пре- ³³ образователи ( на чертежах не показаны) непрерывно поступают электрические сигналы, соответствующие углу поворота плоского кулачка. . ⁷ --------Датчик апсидальных углов (см/фиг. 3) «о работает следующим образом.

При развороте корпуса 7 скважинного прибора вместе с объектом ориентации в скважине разворачиваются и закрепленные в корпусе прибора 7 источник 2 и приемник ^iS 3 лучистой энергии 4. Кулачок 1 под действием отвеса 8 ориентируется относительно апсидальной плоскости, поэтому в наземные блоки поступает электрический сигнал, Чгропорциональный углу разворота корпуса 7 _$0 вокруг своей оси.

оси скважинного прибора от вертикали на угол Θ очевидно, что где 0 — зенитный угол;

$ 01—угол разворота вокруг оси верхнего датчика под действием отвеса; · —угод разворота вокруг своей оси под действием отвеса кулачка нижнего датчика.

³⁰ .При вращении скважинного прибора вокруг своей оси при заданном зенитном угле (т.е. при изменении апсидального угла корпуса прибора) по показаниям углов 01 и 01 можно определить величину апси_1S дальнего угла.

Датчик угла содержит магнитную стрелку 9 (кроме элементов, изображенных на фиг. 1), закрепленную на кулачке 1 и закреплен на карданном подвесе .10 с отвесом 8, Этот датчик работает следующим обра20 3OM.

При размещении корпуса 7 скважинного прибора в скважине под действием отвеса 8 и магнитной стрелки 9 кулачок 1 занимает такое положение в горизонтальной плоскости, что величина электрического сопротивления приемника 3 пропорциональна азимуту скважины относительно магнитного меридиана.

Первичный измерительный преобразователь (см. фиг. 6), кроме рассмотренных элезв ментов содержит отвес 8 и гироскоп 11. Кулачок 1 закреплен на оси гироскопа 1I, а источник 2 и приемник 3 закреплены в корпусе, находящемся под действием отвеса 8.

Первичный измерительный преобразова³³ тель азимутов скважины, пробуренной в магнитных породах, работает следующим образом. 4

Перед спуском прибора в скважину ус_<0 танавливаются ось гироскопа с кулачком 1 по направлению, азимут которого известен (относительный азимут), и запускают гироскоп. При спуске или подъеме скважинного прибора отвес 8 датчика ориентирует источник 2 и приемник 3 относительно апсидаль⁴³ ной плоскости в точке измерений, а гироскоп 11 удерживает кулачок 1, закрепленный на . Оси 5, в выбранном на поверхности земли' направлении (относительный азимут)/Таким образом, величина электрического сопротив_$0 ления приемника лучистой энергии 3 соот- . ветствует относительному азимуту скважины.

Claims (4)

1. n3o6peTeFnie относитс  к геологоразведочной технике и может быть использовано при разработке инклинометров и ориентаторов с повышенными параметрами точности и надежности работы. Известен преобразователь углов измерени  скважины, содержащий источник света , приемник лучистой энергии и размещенный между ними экран, выполненный из непрозрачного материала в форме круга с отверстием 1. Известен прибор дл  преобразовани  углов измерени  скважины, включающий корпус , источник света, приемник лучистой энергии и расположенный между ними с возможностью поворота экран
2. 2. Недостатками устройств  вл етс : зернистость материала с переменной оптической плотностью, в результате чего на выходе приемника лучистой энергии создаетс  фон помех, снижающий чувствительность и точность работы датчика; зона нечувствительности при переходе от .участка экрана с низкой оптической плотностью к участку с высокой оптической плотностью; мала  кратность изменени  оптической плотности экрана в направлении его окружности , дл  такого экрана практически невозможно получить участок полностью прозрачный или полностью непрозрачный. Низка  стабильность работы прибора прототипа обусловлена: изменением оптической плотности экрана под действием температуры в подземных услови х эксплуатации прибора в скважине; хаотическим изменением оптической плотности экрана между световодами при оседании на него влаги и частичек пыли в скважинах и при полевых услови х эксплуатации. Цель изобретени  - повыщение чувствительности и стабильности работы, измерение апсидальных углов, а также измерение азимутов скважины с слабомаг ннтными породами и измерение азимутов скважины в магнитных породах. Цель достигаетс  за счет того, что экран выполнен из непрозрачного материала в форме плоского кулачка. Кулачок может иметь отвес. Преобразователь целесообразно снабдить св занным с кулачком ма тником и карданным подвесом, который установлен В корпусе. Преобразователь нржет иметь гироскоп, на оси которого установлен кулачок, а на отвесе - нсточник света. На фиг. 1 изображен датчик угла; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - датчик дл  измерени  апсидальных углов; на фиг. 4 - первичный измерительный преобразователь зенитных и апсидальных углов; на фиг. 5 - первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, прО: бурённой а немагнитных или слабомагнйтных средах; на фиг. 6 - первичный измерительный преобразователь азимутов скважины , пробуренной в магнитных средах. Датчик содержит плоский кулачок 1 из оптически непрозрачного материала, например алюмини , кулачок 1 расположен между источником 2 и приемником 3 лучистой энергии 4 и закреплен на оси 5, вращающейс  в подшипниках 6. Все элементы первичного измерительного преобразовател  размещены в охранном корпусе Т.. В статике (см. фиг. 1) фоточувствительный слой приемника 3 полностью открыт кулачком 1 дл  облучени  лучистой энергией 4., В этом случае электрическое сопротивление приемника лучистой энергии 3 минимально. Датчик работает следующим образом. При вращении кулачка 1 против часовой стрелки (см. фиг. 2) например отвесом, магнитной стрелкой, гироскопом и т.д. светочувствительный слой приемника 3 перекрываетс  кулачком 1 в соответствии с углом его поворота. Пропорционально углу поворота измен етс  и электрическое сопротивление приемника 3, в рёзулШате чего IB назёШгь1ё блоки через скважинные измерительные преобразователи ( на чертежах не показаны) непрерывно поступают электрические сигналы , соответствующие углу поворота плоского кулачка.,...,--. Датчик апсидальных углов (см. фиг. 3) работает следующим образом. При развороте корпуса 7 скважинного прибора вместе с объектом ориентации в скважине разворачиваютс  и закрепленные в корпусе прибора 7 источник 2 и приемник 3 лучистой энергии 4. Кулачок 1 под действием отвеса 8 ориентируетс  относительно апсидальной плоскости, поэтому в наземные блоки поступает электрический сигнал, чтропорциональный углу разворота корпуса 7 вокруг своей оси. Первичный измерительный преобразователь (см, фиг. 4) включает дни Датчика УГЛОВ (см. фиг. 2). Датчики углов закреплены в корпусе 7 скважинного прибора так, что их 5 оси вращени , на которых закреплены кулачки I, перпендикул рны одна другой и к оси скважинного прибора. При отклоа1ении ( ки скважинного прибора от вертикали на угол ® очевидно, что ,,, где В - зенитный угол; 9i-угол разворота вокруг оси верхнего датчика под действием отвеса; 01 - угол разворота вокруг своей оси под действием отвеса кулачка нижнего датчика. .При вращении скважинного прибора вокруг своей оси при заданном зенитном угле (т.е. при изменении апсидального угла корпуса прибора) по показани м углов 9t и 0i можно определить величину апсидального угла.. Датчик угла содержит магнитную стрелку 9 (кроме элементов, изображенных на фиг. I), закрепленную на кулачке I и закреплен на карданном подвесе JO с отвесом 8, Этот датчик работает следующим обраЗОМ . При размещении корпуса 7 скважинного прибора в скважине под действием отвеса 8 и магнитной стрелки 9 кулачок I занимает такое положение в горизонтальной плоскости, что величина электрического сопротивлени  приемника 3 пропорциональна азимуту скважины относительно магнитного меридиана . Первичный измерительный преобразователь (см. фиг. 6), кроме рассмотренных элементов содерж ит отвес 8 и гироскоп II. Кулачок 1 закреплен на оси гироскопа 1I, а источник 2 и приемник 3 закреплены в корпусе, наход щемс  под действием отве Первичный измерительный преобразователь азимутов скважины, пробуренной в магнитных породах, работает следующим образом .-- Перед спуском прибора в скважину устанавливаютс  ось гироскопа с кулачком 1 по направлению, азимут которого известен (относительный азимут), и запускают гироскоп . .При спуске или подъеме скважинного прибора отвес 8 датчика ориентирует источник 2 и приемник 3 относительно апсидальной плоскости в точке измерений, а гирос оп 11 удерживает кулачок 1, закрепленный на оси 5, в выбранном на поверхности земли направлении (относительный азимут). Таким образом, величина электрического сопротивлени  приемника лучистой энергии 3 соот- . BetCTByeT относительному азимуту скважины . Формула изобретени  . Прибор дл  преобразовани  угЛов измерени  скважины, включающий корпус, источник света, приемник лучистой энергии

   и расположенный между ними с возможностью поворота экран, с целью повышени  чувствительности и стабильности работы, экран выполнен из непрозрачного материала в форме плоского кулачка.

   2.Прибор по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью измерени  апсидальных и зенитных углов, кулачок имеет отвес.

   3.Прибор по п. 1, отличающийс  , что, с целью измерени  азимутов скважины с слабомагнитными породами, преобразователь снабжен св занным с кулачком магнитиком и карданным подвесом, который установлен в корпусе.
3. 4.Прибор по п. 1. отличающийс  тем, что, с целью измерени  азимутов скважины в магнитных породах, преобразбватель имеет гироскоп, на оси которого установлен кулачок , а на отвесе-ИСТОЧНИК света.
4. 15.Прибор по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что, с целью измерени  зенитных и апсидальных углов, в корпусе установлены два датчика, оси вращени  кулачков котоРЫК перпендикул рны друг другу и к оси Преобразовател .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   . Авторское свидетельство СССР по

   за вке f 2353633/03, кл. Е 21 В 47/022,

   1977.

   2. Авторское свидетельство СССР по за вke Ко 2П3453/03, кл. Е 21 В 47/022, 1976

   (прототип).

   А-А

   Фиг . 2

   /

   Фиг.З

   -9 8