Инклинометр Советский патент 1986 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть применено для определення пространственног о положения оси скважины.

Цель изобретения - ускорение и новыше- ние точности измерения кривизны скважины.

На фиг. 1 приведено схематическое изображение инклинометра; на фиг. 2 -- коди- руюш,ий растр; на фиг. 3 -- форма сигналов, ноступающих в электронный блок на обработку.

Устройство содержит герметичный корпус 1, в котором размещен источник 2 света с двумя степенями свободы. Источник света может быть любой и закрыт с одной стороны экраном во избежание прямой засветки анализатора 3 изображения. Со стороны открытой части источника света соосно с инклинометром установлено фокусирующее зеркало 4, которое проецирует изображение источника света в ib iocKOCTb анализатора 3 изображения. Оптическая ось фокусируемого зеркала 4 отклонена от оси инклинометра на заданный угол, благодаря чему нри вра- ндении фокусируюн1его зеркала 4 вокруг оси инклинометра изображение источника света описывает круговую траекторию. Вращение фокусирующего зеркала 4 осуществляется с помощью привода 5. С другой стороны источника света в корпусе инклинометра размещен гироскопический стабилизатор 6. удерживаюншй заданное азимутальное направление. Вертикальная ось его должна все время совпадать с осью инклинометра. На ги- роскопическом стабилизаторе 6 установлен анализатор 3 изображения и фотоэлектрический приемник 7 лучистой энергии. Анализатор изображения может быть выполнен в виде кодируюн1его растра, нагтример, с прозрачными и непрозрачными секторами, нанесе}1ными на конденсорную линзу. При этом один из секторов растра выполнен с дополнительной прорезью, которая служит началом отсчета азимута. .Анализатор 5 изображения направляет прошедптй свет па фотоэлектрический приемник 7 лучистой энергии.

Устройство работает следующим образом.

При отклонении инклинометра его оптическая ось занимает в 1 рострапстве положение, характеризующееся угла.ми Z и а. Угол X отсчитывается от местной вертикали, которая в инклинометре задается источником 2 света, а угол а. -- от направлении, задаваемого гироскопическим стабилизатором б.

Перед спуском в скважину и}1клинометр ориентируют относительно сторон света, на- нример на север или на выбранный ориентир, включают гироскопический стабилизатор 6 и выдерживают инклинометр в течение времени, необходимого для устойчивой работы гироскопического стабилизатора 6.

После В1з1хода гироскопического стабили- затора 6 на устойчивой работы инклинометр на грузопесуп.ем кабелс опускается в скважину, где на заданных точках

(или непрерывно при движении инклино.мет- ра в скважине) проводятся измерения углов искрив;1ения скважины.

Если скважина откл(Л1ена от вертикали, то вс, 1едствие тог о, что инклинометр занимает положение, соосное с осью скважины, между осью инк. 1инометра и паиравлеиие.м вертикали появляется угол fi (фиг. 1). Отра- женн},1Й от фокусирующего 3epKat ia 4 луч света источника 2 попадает на анализатор 3 изображения под опреде;|енны углом к оси инклинометра. Так как фокуси- руюп1.ее зеркало 4 вран1ается от привода 5, изображение источника света онисывае на анализаторе изображения 3 окружность, центр которой смен;ен от центра анализатора изображения на величину (|:„, пропорцио}1аль- ную углу р. При движепии изображепия источника света по коди|1уюн1ему растру, напесе пюму па копдепсорную .линзу ана- лизат1Э)а изображепия, светяп1аяся точка последовательно пересекает прозрачные и непрозрачные сектора кодируюпгего раст|)а, в резу. 1ьтате чегч) фсггоэлектричсский прием- пик 7 лучистой осве цается им- пульеами света различной д;|ите.льности. Фо- тоэ.леш рический прие.мник 7 излучения преобразует и.мнульсы свс та в им:1у.-|ьсы напря- жени5, которые по грузопесушему кабелю передаются па па:-;е.мпую 11(. рхность. Чпсто- та следования . 1ьспй напряжения, снимаемого с прием1-1ика 7 .Л истой энергии изменяется, а девиация (1:змсиепис) частоты тем больше, чем больп1е угол Р, и следо- вате,.)Ьно, и ф„. Таким образом, девиация частоты содержит инфор.мацию о зенитном угле.

Для определения азимута пе1)бходимо оп- реде;1ить фазу снимаемогч) с приемника . iv- чистой эпер1 ии си1Ч1алг1. Нача. (Ьази задается tie)e;i спуском ипк.линометра п скиа- жину и дополните, обозначается самым коротким имг1у,:|ьсок (момент пересечения изображепием «пулевогс сгкг())а). аз- между начальной фазой и пронорциопальи й азимуту.

Мг новенпое зе1ачепие частоты с, и.-дов;1 ия им |у-лье(Я5 напряжения, си.имаемого с - емнпка лучистой 3neii; Hn, ()п|1едс, вы- )

чл

(li :, - мгновенное ;-5 ;ачеиие частот ; г.лс- дования )СОв пааряжеиия ;i;.n, снимаемого I- приемника .iy- ч и сто и );:

(iiii - произведение количества секторов растра на часточ у врапц нип ю : |13ображенпя (зерна.ча);

||:,: --- отклонение ueirr)a ) гг це|-:тра p;icT|5a;

r-iг адиуе скнпироваь ия;

Ч ); -- иача.чьиая ()аза, ()по,1цио1-аль- пая скж жины.

I i:; ир :|;е;1,елп()Г о выраж . 1;ия с.чедусг, 4 i o iCiBeniioe значение мя.чульц)оваппой часто.1 нейио зависит от азимугй. Такил; (;бразом, модулированная частота лучистого потока является векторной величиной, несущей полную информацию о полярных координатах изображения источника излучения и, соответственно, об углах пространственного искрив,1ения скважины.

Ч

Z

Фиг.

Г,

ск