Датчик угла наклона буровой скважины Советский патент 1989 года по МПК E21B47/02 

31509

Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к устройствам для измерения пространственного положения буровой скважины,

Цель изобретения - упрощение конструкции, процесса измерений и повышение надежности работы датчика.

На фиг. 1 приведена конструкция датчика, продольный разрез и ход световых лучей при вертикальном расположении датчика; на фиг. 2 - то же, при отклонении датчика от вертикали; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема датчика; на фиг. 4 - зави- симость выходного сигнала датчика от угла наклона.

Датчик угла наклона буровой сква-: жины содержит измерительную камеру 1 цилиндрической формы с закругленным нижним торцом. Камера 1 частично заполнена жидкой средой 2 с высоким коэффициентом поверхностного отраже- ния, в качестве которой выбран легкоплавкий металл. Могут быть исполь- зованы такие металлы, как цезий (Топл. ), сплав Вуда (т.пл, 60°С) или ртуть. Последняя наименее удобна, так как она будет оставаться жидкой и после окончания измерений.

Выше уровня жидкой среды 2 в камере 1 соосно размещены источник света в виде лампы 3 накаливания и линзы 4 конденсатора и фотоэлектрический преобразователь 5, выполненньш в виде кольца, плоскость которого перпендикулярна продольной оси камеры 1.. В качестве фотоэлектрического преобразователя могут быть цсполъзо- ваны фотосопротивление, фотодиод или фотоэлемент.

Расстояние между источником света и уровнем жидкой среды 2 в камере регулируется так, чтобы при вертикальном положении датчика весь свет, отраженньй поверхностью среды 2, попадал на фотопреобразователь 5, т.е. по максимальному сигналу фотопреобразователя 5. Измерительная камера 1 установлена в защитном корпусе 6. .. Между корпусом 6 и камерой 1 С. двумя слоями изоляции 7, например, из асбестовой ткани, размещен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9, например, биметаллического типа. Термостат предназначен для поддержания температуры, обеспечивающей нахождение металла в камере 1 в жидком состоянии, и ИСКЛЮ

с

0 5

0 5 0

55 0

5 г 0

чения возможности отвердения металла при измерениях.

Электрические выводы от лампы 3 накаливания, фотопреобразователя 5, обмотки 8 и терморегулятора 9 термостата подсоединены к жилам а, б и в трехжильного каротажного кабеля 10 (фиг. 3). К выводам а и в на поверхности подключен стабилизированный источник напряжения для питания лампы 3 и термостата, а к выводам а и б - миллиамперметр для измерения выходного сигнала датчика. В случае использования фотоэлектрического преобразователя фотосопротивления или фотодиода последовательно с миллиамперметром включают отдельный источник питания.

Датчик работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производят градуировку датчика, для чего его закрепляют в зажиме специального градуировочного стола, заранее отни- велированного по установочным уровням. Приводят датчик в вертикальное положение. Включают питание термостата и лампы 3 (жилы айв). После того, как металл в измерительной камере 1 перейдет в жидкое состояние, к жилам а и б подключают измерительную цепь и измеряют выходной сигнал I датчика. При вертикальном расположении датчика все световые лучи 11 от лампы 3, отраженные поверхностью среды 2, попадают на кольцевой фото- преобразователь 5, и выходной сигнал датчика будет максимальным (фиг. 1).

Далее датчику в градуировочном столе придают известные углы -у отклонения от вертикали с заданным шагом и при каждом угле измеряют выходной сигнал. При отклонении от вертикали уже не все отраженные поверхностью среды 2 световые лучи 11 попадают на фотопреобразователь 5, и выходной сигнал датчика уменьшается (фиг. 2). По результатам градуировки строят график зависимости I f(y) (фиг. 4).

После градуировки датчик на каротажном кабеле 10 спускают в скважину 12 н производят либо дискретные измерения выходного сигнала при остановках датчика на определенной глубине, либо ведут непрерывную регистрацию выходного сигнала на диаграммной бумаге каротажного самописца

в функции глубины скважины при медленном перемещении датчика по стволу скважины. Величину углов наклона.. скважины определяют по градуировоч- ному графику (фи1 . 4). Шкала измерительного миллиамперметра может быть проградуирована непосредственно в градусах угла наклона. По окончании измерений датчик извлекают из скважины снова устанавливают вертикальн и отключают питание. Через 10-20 мин расплавленный металл отвердеет и датчик готов к транспортировке на любые расстояния.

Расход энергии на питание термостата не будет большим, так как температура в кважинах увеличивается с глубиной и в глубоких скважинах и без тер остата превышает температуру плавл.ия металла в измерительной каме а.

2 срощение конструкции и процесса изме ений обусловлено тем, что датчик с лержит только одну измерительную камеру и один кольцево й фотопреобразователь и не нуяиается в ориентированном спуске в скважину, так как угол наклона определяют непосредственно пб величине интенсивности отраженного от жидкой среды светового потока.. ,

Формула изобретения

1.Датчик угла наклона буровой скважины, содержащий установленные

в корпусе измерительную камеру, час- тично заполненную жидкой средой, фотоэлектрический преобразователь и соосно расположенный в камере источник света, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения конструкхщи и процесса измерений, измерительная камера заполнена жидкой средой с высоким коэффициентом поверхностного отражения, а фотоэлектрический преобразователь выполнен в виде кольца и размещен соосно в камере выше уровня .жидкой среды.

2.Датчик поп. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкой среды выбран легкоплавкий металл.

3.Датчик по п. 2, отличающий с я тем, что, с цепью повыения надежности работы за счет искючения возможности отвердения металла

ри измерениях, между корпусом и каерой установлен термостат.

Изобретение относится к геологоразведочной технике, в частности к устройствам для измерения угла наклона скважины. Цель - упрощение конструкции и процесса измерений и повышение надежности работы датчика за счет исключения возможности отвердения металла при измерениях. В корпусе 6 установлена измерительная камера (К) 1, частично заполненная жидкой средой (ЖС) 2, в качестве которой применен легкоплавкий металл с высоким коэффициентом поверхностного отражения. Выше уровня ЖС 2 в К 1 соосно размещены источник 3 света и кольцевой фотоэлектрический преобразователь (П) 5. Между корпусом 6 и К 1 установлен термостат в виде нагревательной обмотки 8 и терморегулятора 9. При измерениях в скважине термостат поддерживает температуру, необходимую для нахождения металла в К 1 в жидком состоянии. При отклонении корпуса 6 от вертикали изменяется положение уровня ЖС 2 относительно П 5. При этом пропорционально уменьшается интенсивность отраженного от ЖС 2 светового потока, регистрируемого П 5, по величине сигнала которого определяют угол наклона. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

12

11

Фие.2

а ;

-ЛЛЛЛД

Фие.З

Редактор Л. Зайцева

Составитель А. Цветков Техред А.Кравчук

Заказ 5777/28

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фа&

Корректор Н.Борисова

Подписное