Инклинометр Советский патент 1988 года по МПК E21B47/02 

16

П

i

(Л

15

Изобретение относится к геологоразведочной технике и позволяет ускорить процесс определения пространственного положения скважин и процесс обработки результатов измерений. В корпусе 1 размещена заполненная жидкостью цилиндрическаяпрозрачная камера 3, на наружной поверхности которой расположен фоточувствительный слой (ФС) 5. Внутри камеры 3 на шарнире 6 укреплен измерительный узел 7

y fffff f ffffffffffffffffffffM

в виде маятника. В пустотелом стержне 8 маятника размещен световод 9, оптически взаимодействующий с источником 2 света и с оптической системой. Последняя размещена в прозрачной капсуле 11 и выполнена в виде конденсора 13, оптически связанного с отражающим элементом в виде жестко закрепленного на магнитной стрелке 15 конуса (к) 14 с углом 90 при вершине. Электропривод 17 кинематически связан с непрозрачным поворотным диском 16, размеп(енным между источником 2 и световодом 9. На диске 16 равномерно по окружности выполнены диафрагмы (Д) 18 из .оптически прозрачного материала с частотно-селективными у слоями. На боковую поверхность К 14

Изобретение относится к геологоразведочной технике и может быть использовано для определения пространственного положения скважин.

Целью изобретения является ускорение процесса определения пространственного положения скважины за счет обеспечения многократности измерений и ускорение процесса обработки результатов измерений.

На фиг.1 представлена схема инклинометр а { на фиг.2 - поворотный диск на фиг.З - отражающий элемент в проекции,- на фиг.4 - определение зенитного и азимутального углов по результатам измерения в скважине.

Инклинометр содержит корпус 1, внутри которого размещен источник 2 света и цилиндрическая прозрачная камера 3 с жидкостью 4. На наружной стороне камеры 3 размещен фоточувст- вительный слой 5, а внутри камеры 3 на щар овом шарнире 6 укреплен изме- рительньш узел 7 в виде маятника, в пустотелом стержне 8 которого размещен гибкий световод 9, один торец которого закреплен в крьпнке 10 и оптически взаимодействует с, источником 2 света. Другой конец световода 9 оптически взаимодействует с оптической системой, расположенной в капсуле 11 с боковыми прозрачными стенками 12 и

нанесены кодовые площадки и две зеркальные площадки. Одна из вертикальных площадок выполнена кольцевой и расположена концентрично основанию К 14, а другая - в виде узкой полоски, размещенной по образующей К 14 и имеющей направление на нулевой азимут Кодовые площадки расположены вдоль зеркальной площадки К 14 и выполнены в виде частотно-селективных слоев с диапазоном длин волн, соответствующим диапазону слоев на Д 18. Световой поток через одну из Д 18, световод 9 и конденсор 13 поступает на К 14 и отражается от его зеркальных и кодовых площадок на ФС 5. Зенитный и азиму- тальный углы определяют по кривым на развертке ФС 5. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

5

0

5

(

выполненной в виде конденсора 13, оптически связанного с отражающим зле- ментом, выполненным в виде конуса 14 с углом 90 при вершине, жестко закрепленным на магнитной стрелке 15 соосно с ней. Между источником 2 света и концом световода 9 размещен поворотный диск 16, вьтолненньй из непрозрачного материала и кинематически связанньй с электроприводом 17. В поворотном диске 16 равномерно по окружности вьтолнены диафрагмы 18 из оптически прозрачного материала, на поверхности которых нанесены частотно-селективные слои 19 с различными диапазонами длин волн пропускания. Например, если в диске 16 выполнено пять диафрагм 18 (фиг.2), то частот- но-селективньш слой 19 на одной из них может отражать световое излучение с длиной волны , и пропускать световое излучение с длинами волн А, Aj , «; другой диафрагме частотно- селективный слой отражает световое излучение с длиной волны Д , а. пропускает с -л, , А, , 9V4J и т.д.

Конус 14 на боковой поверхности имеет две зеркальные площадки (фиг.З), одна из которых выполнена кольцевой в виде узкого кольца 20, расположенного концентрично окружности основания конуса 14, а другая - в виде

узкой полоски 21, размещенной по образующей конуса 14 и лежащей в плоскости, проходящей через ось вращения и продольную ось магнитной стрелки 15, и имеет направление на нулевой азимут, т.е. направление соответствующего конца магнитной стрелки 15. Вдоль кольцевой зеркальной площадки 20 конуса 14 расположены кодовые площадки 22, различные по форме или размерам и вьтолненные в виде частотно- селективных слоев, диапазон длин вол пропускания которых соответствует диапазону длин волн пропускания частотно-селективных слоев 19 на диафрагмах 18.

Например, кодовая плоградка, выполненная в форме треугольника, отражает световое излучение только длиной волны X, Б форме квадрата и т.п.

Инклинометр работает следующим образом.

Устройство на каротажном кабеле, тросе или с помощью бурильных труб опускают в скважину до тех пор, пока инклинометр не займет положение на участке скважины, положение в прост- ранстве которого необходимо определить. При отклонении участка скважины, на котором производится измерение, от вертикальности за счет силы тяжести измерительный узел 7 примет вертикальное положение. По сигналу с поверхности включается источник 2 света. Световой поток, содержащий, например, излучение с длинами волн А, поступает через диафрагму 18 поворотного диска 16 на входной торец световода 9, закрепленного в крышке 10. При этом, если на диафрагме 18, находящейся напротив световода 9, нанесен частотно-селек- тивньй слой 19, отражающий световое излучение с длиной волны Д, , то в световод 9 проходит световой поток, содержащий свет с длинами волн Л,

Л . Пройдя по световоду 9 световой поток поступает в конденсор 13, которьм формирует пучок параллельных лучей, которые поступают на конус 14 и отражаются от кольцево зеркальной плои1адки 20 и полоски 21. При этом лучи, отразившиеся от коль цевой зеркальной пло1чядки 20, образу ют световой диск, который формирует на фоточувствительном слое 5 измерительную информацию в виде линии 23

.

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

(фиг.4), а лучи, отразивпшеся от узкой полоски 21, на фоточувствительном слое 5 формируют перпендикулярньш линии штрих 24. Кроме того, фоточувствительный слой 5 зафиксирует и отраженные от кодовых площа док 22 световые лучи, причем только от тех, частотно-селективные слои которых соответствуют длинам волн света, присутствующим при дранном измерении в световом потоке. Если отсутствует свет с длиной волны Л, , то на фоточувствительном слое 5 вдоль линии 23 будут засвечены четыре кодовых знака 25, соответствующие длинам волн А , После соответствующей выдержки по команде с поверхности источник 2 света выключается и включается электропривод- 17, который поворачивает диск 16 на соответствующий угол. При этом напротив световода 9 располагается другая платформа 18, на которой нанесен частотно-селективный слой 19, не пропускающий свет с длиной волны А, . Инклинометр перемещается на другой участок скважины и процесс измерения повторяется. При этом засвеченная на фоточувствительном слое 5 линия, отличается от предыду- щей комбинацией кодовых знаков. Так, при данном измерении, например, не засветится кодовый знак, соответствующий длине волны Я.

На развертке фоточувствительного слоя засвеченные кривые несут информацию, достаточную для однозначного определен;1я зенитного и азимутального углов. Параметр ср несет информацию о зенитном угле, а oi - об азимутальном, так как перпендикулярный каждой кривой штрих соответствует нулевому азимуту.

Формула изобретения

ложенной в капсуле с боковыми прозрачными стенками и выполненной в- виде конденсора, оптически связанног с жестко закрепленным на магнитной стрелке отражающим элементом, на поверхности которого нанесены различные по форме или размерам кодовые площадки, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса определения пространственного положения скважины за счет обеспечения многократности измерений, он снабжен установленными в корпусе и кинематически связанными между собой злектро приводом и поворотным диском, которы выполнен из непрозрачного материала и размещен между источником света и концом световода, а отражающий элемент вьтолнен в виде конуса с углом 90 при вершине и имеет на боковой поверхности две зеркальные площадки, одна из которых выполнена кольцевой в виде узкого кольца, расположенного концентрично окружности основания ко

20

, 5

0

нуса, а другая - в виде узкой полоски, размещенной по образующей конуса, при этом в поворотном диске равномерно по окружности выполнены диафрагмы из оптически прозрачного материала, на поверхности которых нанесены частотно-селективные слои с различными диапазонами длин волн пропускания, а кодовые площадки расположены вдоль кольцевой зеркальной площадки конуса и вьтолнены в виде частотно-селектив ных слоев, диапазон длин волн пропускания которых соответствует диапазону длин волн пропуЬкания частотно- селективных слоев на диафрагмах,

i6

Фиг. 2

/5

фие.5

ФиаМ