Устройство для измерения искривления скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B47/22 

11

Изобретение относится к геолого- разведочкой технике и может быть использовано для контроля искривлений скважин различного назначения.

Цель изобретения - повышение, точности измерений,.

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1} на фиг.4 - вид на измерительный растр и схема сканирования светового луча по его поверхнос.ти; на фиг.З - временные диаграммы сигналов на выходе фотоприемников.

Устройство содержит цилиндрически цанги 1 и 2, соединенные гибкой связью 3. В цанге 1 жестко закреплены модулятор 4 и соосно корпус 5, а также размещен основной фотоприемник 6, фоточувствительная поверхность которого расположена в фокусе кольцевого сферического отражателя 7, укрепленного на торцовой поверхности цанги 1 Отражатель 7 через диафрагмы 8 модулятора, Д, равномерно расположенные по окружности радиуса сканирования светового луча R, оптически взаимодействует с измерительным растром,

кусом сферической поверхности 1 1, т.е. ее фокусное расстояние, оптически согласовано с поверхностью зеркала 16. На корпусе 5 установлена также контрольная оптическая система в виде дополнительного фотоприемника 18 и полупрозрачного зеркала 19, оптически связанных между собой, причем .

дополнительный фотоприемник 18 и nof лупрозрачное зеркало 19 установлены напротив одного из светопоглощающих секторов 10. Полупрозрачное зеркало 19 оптически связано с источником 14 Устройство работает следующим образом.

Луч от источника 14 поступает на наклонное зеркало 16, отражается от него и, пройдя сквозь прозрачньй участок 17 корпуса 5, попадает на сферическую поверхность 11 измерительного растра. При вращении вала электродвигателя 15 вместе- с ним вращается и наклонное зеркало 16, в результате чего луч сканирует по поверхности .11, описывая на ней окружность радиуса R. При отсутствии искривления на исследуемом участке скважины цанги 1 и 2 располагаются

Изобретение относится к геологоразведочной технике и позволяет повысить точность иэмерелия искривле- , ния скважин. Устройство включает ци линдрические цанги 1 и 2, соединенные гибкой связью.3. В цанге 1 соос- но закреплены корпус (К) 5 с источником (И) 14 света, модулятор 4 и кольцевой отражатель 7, в фокусе которого размещен фот.оприемник (ФП) 6. Модулятор 4 вьтолнен в.виде непрозрачного диска с равномерно располо- женными по окружности диафрагмами 8. Цанга 2 связана с К 5 сферическим шарниром 13, центр вращения которого совпадает с центром сферической поверхности 11. Внутри К 5 размещен блок сканирования в виде электродвигателя 15, вал которого имеет наклонное зеркало 16 и расположен соосно ходу светового луча. Посредством зеркала 16 И 14 оптически связан с измерительным растром в виде чередующихся отражаю1цих и светопоглощающих секторов на поверхности 11. Напротив светопоглощающего сектора на К 5 установлена контрольная оптическая система в виде ФП 18 и полупрозрачного зеркала 19,оптически связанного с И 14. При вращении электродвигателя. 15 луч И 14, отразившись от зеркала 16, сканирует по поверхности 11. Отражающие сектора поверхности 11 направляют луч через молуятор 4 на отражатель 7 и ФП 6, который вьфабаты- вает последовательность импульсов. Величина и направление искривления скважины определяются соотношением числа импульсов в каждой последова- . тельности и очередностью следования , последовательностей относительно кон- трольного-импульса, вырабатываемого ФП 18. 5 ил. W ;п ел 4 X) mt/f. 1

выполненным в виде чередующихся отра- 30 соосно друг другу и при этом светожающих 9 и светопоглощающих 10 секторов, размещенных на торцовой сферической поверхности 11 цанги 2, которая связана с корпусом 5 с помощью жестких связей 12 и сферического шарнира 13, центр вращения которого падает с центром сферической поверхности 11, а жесткие связи 12 выполнены в виде радиальных ребер, расположенных таким образом, что их продоль- д того, что фокус сферической поверхноные оси и оси симметрии светопогло- щающих секторов 10-лежат в одной плоскости. Внутри корпуса 5 размещены источник 14 коллимированного светового излучения и блок сканирования све- дет по направлению к модулят.ору 4

тового луча, вьтолненный в виде электродвигателя 15, вал которого расположен соосно и навстречу ходу светового луча, причем на валу установлено наклонное зеркало 16, посредством которого источник 14 оптически связан с измерительным растром. Для этого цилиндрический участок 17 корпуса 5, расположенный между электродвигателем 15 и источником 14, выполнен прозрачным. Наклонное зеркало 16 расположено таким образом, что точка пересечения поверхности зеркала и оптической оси источника 14 совпадает с фо-,

50

55

параллельно оси Kopnji ca 5. Вращающ ся световой луч последовательно пр ходит через диафрагмы 8. При этом формируются М последовательностей световых импульсов, где М - число ражающих секторов 9.,. а в каждой по ледовательности содержится NJ свет вьк. импульсов, причем N зависит ли от длины дуги, на которой луч отра етея от сферической поверхности 11 При отсутствии искривления скважин М последовательностей будут равны между собой и основной фотоприемни 6, на который световые импульсы по

вой луч описывает по сферической поверхности окружность, центр которой совпадает с центром О измерительного растра (фиг.4, окружность ЛСДЕВБ). Вследствие этого световой луч отражается по направлению к модулятору. 4 при сканировании его по поверхностям отражающих секторов 9 на дугах равной длины, т.е. АБ СД ЕВ. Вследствие

сти 11 совпадает с точкой отражения светового луча на поверхности наклонного зеркала 16, то отраженный от сферической поверхности 11 луч пой0

5

параллельно оси Kopnji ca 5. Вращающийся световой луч последовательно проходит через диафрагмы 8. При этом формируются М последовательностей световых импульсов, где М - число отражающих секторов 9.,. а в каждой последовательности содержится NJ свето- вьк. импульсов, причем N зависит лишь от длины дуги, на которой луч отража- етея от сферической поверхности 11. При отсутствии искривления скважины М последовательностей будут равны между собой и основной фотоприемник 6, на который световые импульсы попадают -после отражения от кольцевого сферического отражателя 7, выработает М последовательностей электрических сигналов, равных между собой, т.е. N N N5 (фиг.5а).

При наличии на исследуемом участке скважины искривления цанга 2 повернется на сферическом шарнире 13 относительно цанги 1. При этом вслед-iо ствие того, что центр сферической поверхности 11 совпадает с центром вращения шарнира 1-3, световой луч сканирует по измерительному растру по окружности того же радиуса R, что 15 и при соосном положении цанг 1 и 2, но со смещением 1 (фиг.4) относительно центра растра. Причем величинам направление 1 зависят только от величины и

ность излучения источника света, дрейф фотоприемников, нестабильно вращения электродвигателя сканирую щего блока, не оказывают на них ни кого влияния, что, кроме повьщ1ения точности, улучшает и надежность ра ты устройства.

Формула изобретени

Устройство для измерения искрив ления скважины, содержащее цилиндр ческие цанги, соединенные гибкой с зьюу в одной из которых соосно за креплен корпус с источником света кольцевой отражатель, в фокусе кот рого размещен основной фотоприёмни

tiwi и рсимещен исновнОИ

направления искривления.Вследствие ПО-20 а вторая цанга связана

ворота растра световой луч проходит отражающие сектора 9 по дугам разной длины, т.е. в общем случае А Б С Д Е В , что при прохождении

с корпусом

сферическим шарниром, отлича щееся тем, что, с целью повьпп ния точности измерения, оно снабже блоком сканирования, измерительным

..ппп, измерительным

луча через модулятор 4 приведет к то- 25 растром, модулятором и контрольной

Х4Л7 . и Т /Л Тз V г т- Л -ггч..п-г-г..

му, что в каждой из М последователь- ностей импульсов содержится разное число световых импульсов. Е результате основной фотоприемник 6 выработает М последовательностей электрических сигналов с разным числом сигналов, т.е. N; г4 NJ (фиг.56).

Один раз за оборот световой луч попадает на полупрозрачное зеркало 19 контрольной оптической системы, а от него на дополнительный фотоприемник 18, который вырабатывает электрический сигнал (фиг.5в) для привязки каждой последовательности импульсов к конкретному отражающему сектору 9, что необходимо для определения направления искривления относительно положения зеркала 19.

Величина и направление искривлеоптической системой, при этом блок сканирования размещен внутри корпу и выполнен в виде электродвигателя вал которого расположен соосно ходу

30 светового луча и имеет наклонное зе кало, посредством которого источник света-оптически связан с измеритель ным растром, выполненным в виде чередующихся отражающих и светопогло35 щающих секторов, расположенных на

торцовой сферической поверхности ца ги, связанной с корпусом сферичес - ким шарниром, центр вращения которо го совпадает с центром сферической

40 поверхности, фокусное расстояние ко . торой оптически согласовано с повер ностью наклонного зеркала, а модуля тор выполнен в виде непрозрачного диска, который имеет равномерно рас

ния скважины однозначно определяются положенные по окружности диафрагмы

ПРИ такой KOHrTnvTCTiMM vfTTi -iur rT.r.-i

при такой конструкции устройства соотношением числа сигналов в каждой последовательности и очередностью следования последовательностей относительно контрольного сигнала. При этом разрешающая способность и точность устройств зависят лишь от размеров диафрагм 8 и расстояния между ними, а такие факторы, как стабильи жестко связан с корпусом и цангой а контрольная оптическая система вы полнена в виде полупрозрачного зерк ла и дополнительного фотоприемника, gg установленных на корпусе напротив

светопоглощающего сектора, причем по лупрозрачное зеркало оптически связано с источником света и дополнительным фотоприемником.

ность излучения источника света, дрейф фотоприемников, нестабильность вращения электродвигателя сканирующего блока, не оказывают на них никакого влияния, что, кроме повьщ1ения точности, улучшает и надежность работы устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения искривления скважины, содержащее цилиндрические цанги, соединенные гибкой свя- зьюу в одной из которых соосно за креплен корпус с источником света и кольцевой отражатель, в фокусе которого размещен основной фотоприёмник,

tiwi и рсимещен исновнОИ

а вторая цанга связана

а вторая цанга связана

с корпусом

сферическим шарниром, отличающееся тем, что, с целью повьппе- ния точности измерения, оно снабжено блоком сканирования, измерительным

..ппп, измерительным

растром, модулятором и контрольной

оптической системой, при этом блок сканирования размещен внутри корпуса и выполнен в виде электродвигателя, вал которого расположен соосно ходу

0 светового луча и имеет наклонное зеркало, посредством которого источник света-оптически связан с измерительным растром, выполненным в виде чередующихся отражающих и светопогло5 щающих секторов, расположенных на

торцовой сферической поверхности цанги, связанной с корпусом сферичес - ким шарниром, центр вращения которого совпадает с центром сферической

0 поверхности, фокусное расстояние ко- . торой оптически согласовано с поверхностью наклонного зеркала, а модулятор выполнен в виде непрозрачного диска, который имеет равномерно расположенные по окружности диафрагмы

-

и жестко связан с корпусом и цангой, а контрольная оптическая система выполнена в виде полупрозрачного зеркала и дополнительного фотоприемника, g установленных на корпусе напротив

светопоглощающего сектора, причем полупрозрачное зеркало оптически связано с источником света и дополнительным фотоприемником.

фиг.

ю

и

д

ft,

«i

ппп пппп

Фиг.

Фаг.

mm

ft

,