Скважинный датчик зенитного угла и азимута Советский патент 1985 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к геологоразведочнЬй технике и предназначено для использования в фотоинклинометрах при инклинометрии скважин с зенитными углами 0-10. Известны фотоинклинометры ИФ-1, ИФ-2, , где в качестве датчика малых зенитных углов и положения апс дальной плоскости используется шарик катающийся по вогнутой поверхности стекла с кольцевыми рисками l J , Стекло с вогнутой сферической поверхностью располагается над шкалой буссоли. Таким образом, на снимке получается изображение шкалы буссоли кольцевых рисок и положение шарика. Чем больше отклонение оси прибора от вертикали, тем больше шарик отходит от центра; по смещению центра шарика относительно центра диска можно опре делить зенитньй угол - отсчитать по кольцевым рискам на стекле. По направлению от центра диска на центр шарика, соответствующему апсидальной плоскости (плоскости искривления), на шкале буссоли можно отсчитать ази -;Мут. Вследствие того, что центр шари ка определяется с некоторой погрешностью ошибка отсчета азимута тем больше,чем меньше зенитный угол. Беличина ошибки может достигать нескольких градусов и более. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является скважиннЫй датчик зенитного угла и азимута, содержащий корпус, градуиро ванный сферический уровень с воздушным пузьфьком, заполненный прозрачной жидкостью, основание)на котором закреплен керн, и подпружиненный псфшень |Y. Недостаткакда известного устройств является малая точность и невозможность осуществления многократных измерений в скважине. Целью изобретения является повышение точности определения азимута и обеспечение многократных измерений по длине скважины. Поставленная цель достигается тем, что скважинный датчик зенитного угла и азимута содержащий корпус, градуированный сферический уровень с воздушным пузырьком, заполненный прозрачной жидкостью, основание, на котором закреплен керн, подпружиненный поршень, снабжен заполненным прозрачной жидкостью кольцевым уровнем с воздушным пузырьком, буссолью, установленной на подпятнике,закрепленном в манжетах, при этом кольцевой уровень размещен соосно со сферическим, а подпятник с буссолью расположен на керне с возможностью вращения относительно последнего. На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство; на фиг.2изображение фотоснимка при зенитом угле 2 и азимуте 30 Устройство имеет цилиндрический корпус 1, в верхней части которого расположен градуированный сферический уровень 2 с воздушным пузьфьком 3. Полость уровня заполнена прозрачной жидкостью. Соосно со сферическим уровнем расположен кольцевой уровень 4 с воздушным пузьфьком 5, наполненный прозрачной жидкостью. Ниже уровней на керне 6, закрепленном в основании 7, вращается шкала буссоли 8 с подпятником 9 и манжетами 10. Нижняя часть корпуса закрыта поршнем 11 с пружиной 12 и крышкой 13. Полость корпуса 1, в которой находится буссоль заполнена прозрачной жидкостью для демпфирования колебаний буссоли. Поршень служит компенсатором при изменении объема жидкости, вызванного изменением температуры. В инклинометре датчик располагается ниже фотокамеры (не показано). Датчик работает следующим образом. При наклоне устройства (инклинометра) на некоторый угол от вертикали пузьфек 3 сферического уровня займет соответствующее положение. Отсчет значения угла наклона (зенитного угла) производится по кольцевым рискам уровня. Пузырек 5 кольцевого уровня 4 займет положение, соответствующее плоскости наклона (апсидальной плоскости). Границы пузьфька проектируются на край шкалы буссоли. Середина пузырька определяет положение апсидальной плоскости, т.е. азимута. Причем положение апсидальной плоскости, а следовательно, и азимута определяется с одинаковой точностью во всем диапазоне зенитных углов 0-10 и только ценой деления шкалы буссоли и погрешностью буссоли. Произведем примерную оценку величины погрешности в отсчете азимута на снимке фотоинклинометра Multiple shot и предлагаемого устройства при зенитном угле t. Предположим, что на

увеличенном фотоснимке для расшифровки диаметр шкалы буссоли равен 80 мм, а расстояние между кольцевыми рисками, соответствующее одному градусу наклона, равно 4 мм. Для отсчета азимута на снимке фотоинклинометра Multiple shot необходимо провести линию через центр кольцевых рисок и перекрестье отвеса. Если проведенная линия не совпадает с центром кольцевых рисок и точкой пересечения нитей всего на 0,2 мм, как показывает несложный расчет, ошибка в отсчете азимута составит ±6° При зенитном угле

0,5 погрешность соответственно увеличивается до ±12.

При отсчете азимута на фотоснимке предлагаемого устройства с тем же размером шкалы буссоли при определении центра пузьфька кольцевого уровня с точностью погрешность отсчета азимута составит 1,4 независимо от величины зенитного угла.

Таким образом, испытания макета предлагаемого устройства показали его работоспособность, надежность и подтвердили предполагаемую точность.

СКВАЖИННЫЙ ДАТЧИК ЗЕНИТНОГ УГЛА И АЗИМУТА, содержащий корпус. фи-ъ, J градуированный сферический уровень с воздушным пузьфьком, заполненный прозрачной жидкостью, основание, на котором закреплен керн, подпружиненный поршень, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения азимута и обеспечения многократных .измерений по длине скважины, он снабжен заполненным прозрачной жидкостью кольцевым уровнем с воздушным пузырьком, буссолью, установленной на подпятнике, закрепленном в магнитах, при зтом кольцевой уровень размещен соосно со сферическим, а подпятник с буссолью расположен на керне с возможностью относи- 3 тельно последнего.