УСТРОЙСТВО для ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРЕЗА СКВАЖИНЫ И БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В НЕЙ Советский патент 1967 года по МПК E21B47/06 G01K7/04 

1

Известно, что для выявления в разрезе скважиньг какого-либо полезного ископаемого без извлечения образцов породы на поверхность применяется ряд геофизических способов и устройств бескернавого изучения скважин, при которых Исследуются различные физические свойства пород. Для суждения о наличии в породах того или иного полезного ископаемого необходимо, за редким исключением, изучить в скважине ряд свойств, которые, 1В осноеном, косвенным образом характеризуют искомое ископаемое. Однако даже плирокий набор косвенных признаков не всегда позволяет однозначно решить поставленную задачу.

Известно, что тепловое излучение, инфракрасное излучение, свойственное всем телам, в том числе и горным породам, имеющим температуру 1выше 0°К, зави|сит как от абсолютной температуры, так и от веществетаного состава тел. Известно , что органические соединения ino спектральному составу Инфракрасного излучения значительно отличаются от горных пород, iB которых первые могут содержаться. Следовательно, измерение интенсивности инфракрасного излучения горных пород, естественного или отраженного, даст воЗМожйость вьгделить в разрезе скваЖИ1НЫ конкретное полезное ископаемое.

или отраженного инфракрасного излучения горных пород и Выявления, таким образом, полезных ископаемых в разрезе скважины, а быть использо1вапо для «епрерывного бесконтакт1ного измерения температуры по стволу скважины любого назначения. При этом устройство обладает высокой чувствительностью, практически безынерционно и, что осо:бенно важяо, теплообмен осуществляется .без непосредспвеННого контакта чувствительного элемента с окружающей средой. Для осуществления измерений в устройстве в качестве чувствительного элемента используется приемник инфракрасного излучения -

болометр, а в оптическую систему входит узкополосный сменный оптический фильтр, который вырезает из общего 1спектра узкую полосу излучения, характерную для искомого конкретного полезного ископае.мого.

При измерении температуры фильтр удаляется из устройства. Инфракрасное излучение попадает на болометр через специальное окно в корпусе, прозрачное для излучения.

TaiK как интенсивность инфракрасного излучения зависит от температуры и от коэффициента излучения, то, считая, что буровой раствор или обсадная колонна в случае «сухой скважины, в основном, однородиы и На фиг. 1 приведена блок-схема скважинного устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема,, этого Уетройства, при этом показа-но раопаложепие оптической части ycTpoftcTisa при измерении температуры в смважине. Устройство содерлшт защитное окно 1, модулятор 2, например диск с ирорезыо, оптический фильтр 3, оптическую фокусирующую :истему 4, например металлическое зеркало, приемник 5 инфракрасного излучения, например болометр, электронный блок 6, приставку 7 с источником инфракрасного излучения и двигатель 8 с редуктором 9, осуществляющий Вращение модулятора. Электронный блок 6 включает в себя неравноплечий измерительный мост 10, двумя плечами которого являются проволочные сопротивления 11 и 12, а двумя плеча-ми - чувствительные полоски 13 и 14 болометра. Кроме того, в электронный блок входят генератор 15 несущей частоты с усилителем мощности, усилитель 16 напряжения, снимаемого с моста сигнала несущей частоты,, синхронный детектор 17, усилитель 18 сигнала «изкой ча1стоты и разделительный каскад 19. В общем случае скважинное устройство должно состоять из основных блоков, показанных на блок-схеме. Инфракрасное излучение горных пород, проникающее через окно /, прозрачное для него. прерьпвается модулятором 2, проходит через оптический фильтр 3, прозрачный для узкой полосы спектра, характерной для искомого 1юлез1ного ископаемого, и далее фокусируется оптической системой 4 -на приемнике 5. В результате оериодичеокого воздействия лучистой энергии сопротивление рабочей цолоски 14 меняется с частотой модуляции, и, следовательно, меняется разбаланс моста. Поскольку питание моста осуществляется переменным током частотой 2,5 кгц от генератора 15 несущей частоты через усилитель лющиости, то несущая частота оказывается промодулирован ной ло амплитуде рабочим сигналом. Промодулированное напряжение разбаланса измерительного моста усиливается но напряжению усилителем К несущей частоты и поступает на синхронный детектор 17, на который также подается опорное напряжение от генератора через разделительный каскад 19. С выхода детектора перемениая составляющая сигнала с частотой модуляции подается :на усилитель низкой (рабочей) частоты и далее через канал связи -на регистрирующее устройство. Питание электроиной схемы осуществляется с поверхности по каротажному кабелю от стабилизированного источника питания. Для регистрации отражениого излучения в скважине применяется приставка 7. При измеренни температуры узкополосный фильтр 3 и оптическая фокусирующая система 4 удаляются из устройства. Инфракрасное излучение щирокого диапазона инфракрасного спектра, прерываемое людулятором, попадает непосредственно на рабочую полоску 14 болометра. Остальное .преобразование сигнала осуществляется описанным образом. На поверхности по амплитуде рабочей частоты можно судить об интенсивности излучения, а при соответствующей эталонировке аппаратуры - о температуре в скважияе. Предмет изобр-етения 1. Устройство для исследования разреза скважины и бе-ско-нтактного измерения температуры в «ей, содержащее малоинерционный чувствительный элемент, входящий в мост переменного тока, электронный блок усиления и преобразования сигнала информации и регистрирующий прибор на ;поверхности, огличающееся тем, что, с целью прямого выделения полезных ископаемых в разрезе скважины, достижения универсальности устройства и повыщения точности измерения температур, в нем чувствительный элемент выполнен в виде приемника естественного или отраженного от породы инфракрасного излучения, например боло.метра, а между приемником и сптическим окном корпуса, прозрачным для излучения, установлена оптическая система, в которую выведен узкополосный сменный оптический фильтр, вырезающий из общего спектра узкую полосу излучения, характерную для искомого полезного ископаемого. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью регистрации отраженного излучения, в устройство введена приставка с источником инфракрасного излучения.

f9

f5

Фиг, 2