Оптоэлектронный инклинометр Советский патент 1983 года по МПК E21B47/02 

10 Изобретение относится к геолого| аэведочной технике и может быть (;1спольэовано для прецезионного измерения пространственной кривизны скважин о Известно устройство для измерения азимутов скважины, включающее охранный кожух и размещенный в нем чувствительный элемент, состоящий из корпуса и расположенных в нем источники света, приемников света и установ ленного между источником и приемниками света с возможностью поворота непрозрачного диска с радиальной сквозной щелью. Приемники света закреплены радиально на держателе, который закреплен на оси двигателя. Двигатель расположен в корпусе чувствительного элемента. Непрозрачный диск снабжен магнитом, а между диском и источником.света закреплено неподвижно относительно корпуса чувствительного элемента непрозрачное кольцо G радиальной прорезью, причем корпус чувствительного элемента установлен в охранном кожухе устройства на карданном подвесе с отвесами .1.. Однако применение устройства огра иичено - оно может применяться для измерения азимутов скважин, пройден; ных лишь в слабомагнитных породах, t в устройстве нет возможности измерения зенитного угла, таким образом мы получаем не полную информацию о положении скважины в пространстве, Koнctpyкция включает в себя большое количество трущихся и вращающихся частей влияющих на работу чувствите ного элемента. Известен зонд буровой скважины д определения направления скважины в пространстве, содержащий генератор сфокусированного светового луча и Приемный узел, включанэщий источник света и кольцевой жидкостный уровен с воздушным пузырьком t2. Недостатками указанного зонда бу ровой скважины в связи с использова нием фотокамеры в приемном устройстве являются большие затраты време ни, связанные с проявлением пленки и расшифровкой снимков, дискретност измерений, связанную с ограниченным числом снимков и возможность появле ния большой случайной ошибки измере ний в с:вязи с ограниченным количест вом измерений в одной точке. 22 Целью изобретения является повыение производительности и точности измерения кривизны скважин. Эта цель достигается тем, что оптоэлектронный инклинометр, содержащий генергатор сфокусированного светового луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостнцй уровень с воздушным пузырьком, приемный узел снабжен двумя преобразователями лучистой энергии, один из которых обращен чувствительным слоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другой в сторону источника света приемного узла, а жидкостный кольцевой уровень расположён между этим источником света и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного прибора. На чертеже изображена конструкция предлагаемого оптоэлектронного инклинометра. Инклинометр, опускаемый в скважину 1 содержит гибкую трубу 2, на одном конце которой закреплен генератор сфокусированного светового луча. например, лазер 3, а на другом приемный узел 4. Гибкая труба 2 выполнена из материала, неподвергающегося разрушению от воздействия температуры и давления (например, тонкостенная стальная труба). Генератор 3 сфокусированного светового луча служит для создания узкого луча света 5, направленного вдоль оси гибкой трубы 2 в месте расположения генератора. Приемный узел состоит из двух преобразователей лучистой энергии 6 и 7, закрепленных на оси 8, проводимой во вращение двигателем 9. Причем преобразователи лучистой энергии 6 и 7 вращаются в плоскости, ортогональной оси 8. Приемный узел содержит Также кольцевой источник света 10 и кольцевой жидкостный уровень 11 с пузырьком паров жидкости 12, Между источником света 10 и кольцевым уровнем 11 расположено матовое стекло 13, которое служит для равномерности освещения уровня 1 1 источником света ТО. Приемное устройство Ц служит для измерения направления и величины смещения следа лума 5 в ПЛОСКОСТИ вращения преобразователей лучистой энергии 6 и 7 Для упрощения на чертеже не показаны система фокусировки луча 5 коллектор для съема электрических сиг,налов с преобразователей лучистой энергии 6 и 7 и электронные блоки обработки электрических сигналов. Инклинометр работает следующим образом. В скважину 1, кривизну которой необходимо измерить, опускают гибкую трубу 2 с закрепленными на ней генера тором 3 луча света и приемным узлом k. Труба полностью копирует искривление скважины в пространстве. В случае изменения кривизны скважины на участке генератор 3 - приемный узел k луч света 5 отклонится от оси при бора и пересчет плоскость вращения преобразователей лучистой энергии в некоторой точке. Пузырек 12 кольцевого уровня 11 будет всегда стремится занять самое верхнее полсвнение, т.ё, находиться вапсидальной плоскости,, скважины в месте расположения приемного узла k (апсидальной плоскостью для данной точки скважины называет ся вертикальная плоскость проходящая через касательную к оси скважины,, про веденную в данной точке), Данная апсидальная плоскость пересечет плоскость вращения приемников по некоторой линии. Преобразователи лучисто энергии 6 и 7 закреплены на оси 8 двигателя 9 и вращаются с постоянной скоростью. При пересечении луча 5. пре о01 азователем лучистой энергии 6, например, функциональным фоторезисто ром, в электронные блоки поступает сигнал, пропорциональный величине отклонения луча 5 рт оси прибора. Ин тенсивность светового потока, проходящего через уровень 11 от источника 10 света 10 различна в месте расположения пузырька 12 и остальной части кольцевого уровня 11. Поэтому в момент, когда преобразователь яуМистой энергии 7, например фотодиод, проходит над пузырьком 12, в электронные блоки поступает сигнал, отмечающий местоположение линии пересечения апсидальной плоскости скважины в месте расположения приемного устройства k с с плоскостью вращения преобразовате-. лей лучистой энергии 6 и 7. Время, измеренное между электричес кими сигналами, которые возбуждаются в преобразователях лучистой энергии 6 и 7, будет пропорционально величине углового отклонения луча 5 от оси прибора относительно апсидальной плоскости скважины в месуе расположения приемного узла Ц. Таким образом, преобразователи лучистой энергии 6 и 7 измеряют две независимые величины - величину отклонения луча 5 генератора 3 и угол, определякхцйй направление отклонения луча 5 генератора 3 относительно апсидальной плоскости скважины в месте расположения приемного устройства Ц. Зная эти две независимые величины, с помощью несложных математических преобразований находятся азиАут и зенитный угол скважины в любой точке измерения. Использование враща)бщихся вокруг оси прибора преобразователей лучистой энергии 6 и 7 и электронных блоков обработки электрических сигналов позволит получать информацию о прост- ранственном положении любой точки оси скважины непосредственно в процессе измерения, выполнить любое число измерений кривизны скважины в данной точке, что дает возможность сделать случайную ошибку измерений небольшой

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ИНКЛИНОМЕТР, содержащий генератор сфокусированного светового-луча и приемный узел, включающий источник света и кольцевой жидкостный уровень с воздушным пузырьком, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерения кривизны скважины, приемный узел снабжен двумя.преобразователями лучистой энергии, один из которых обращен чувствительным слоем в сторону генератора сфокусированного светового луча, другой - в сторону источника света приемного узла, а жидкостный кольцевой уровень расположен между этим источником света и вторым преобразователем лучистой энергии, причем преобразователи лучистой энергии выполнены с возможностью вращения вокруг оси скважинного (Л прибора.