УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТЕНОК СКВАЖИН ОПТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ Советский патент 1968 года по МПК E21B47/22 E21B47/24 G01D5/26 

Известны устройства для исследования стенок скважин, содержащие глубинную и наземную части, включающие объективы и зеркала, и передающую часть.

Предлагаемое устройство отличается тем, что его глубинная и наземная части соответственно снабжены собирающим и рассеивающим световодами, а передающая часть выполнена в виде волоконного световода.

Это позволяет повысить эффективность действия устройства.

Кроме того, для определения пространственного положения устройства в скважине глубинная и наземная части снабжены соответственно поляризатором и анализатором световых лучей.

-стройство, изображенное на чертеже, состоит из приемной и передающей цилиндрических головок 1 и 2, позволяющих производить круговой обзор стенок скважины без использования механизма поворота; осветителя 3 с системой рефлекторов 3 и 3 для освещения стенок скважины и датчика ориентирования; световодов 4 и 5 для передачи изображения и поляризованного света на поверхность; поляризатора 6 и анализатора 7 для поляризации света и определения положения плоскости поляризации; азимутального лимба 8 с нониусом для ориентации плоскости поляризации относительно стран света; конических световодовсобирателей Р и 9 и рассеивателей 10 и 10 для более полного использования световой энергии; приемника поляризованного света 11 для точного фиксирования скрещенного положения поляризаторов; собирательного и рассеивающего объективов 12 и 12 для фокусирования изображения на торцовую поверхность световода и передачи его на поверхность экрана 13 для визуального наблюдения,

фотографирования или копирования изображения; трехжильного электрического кабеля 14 для питания осветителя; датчика 15 угла наклона. Кроме того, глубинная часть устройства

снабжена самоцентрирующейся системой (на чертеже не показана), состоящей из трех пар шарнирных рычагов, соединенных с одной стороны с корпусом, а с другой - со втулкой, скользящей по поверхности корпуса. Пружина

отжимает втулку, в результате чего ролики рычагов поджимаются к стенкам скважины, обеспечивая соосность глубинной части устройства со скважиной. Работа устройства осуществляется следующим образом.

Глубинная часть II устройства опускается в предварительно промытую чистой водой скважину на световодах 4 и 5, армированных несущим тросом, до иитервала осмотра, и

ные стенки сквалсины проектируются на цилиндрическую головку 1 и через,объектив 12- на торец волоконного световода 4. Часть света от осветителя падает на поляризатор 6, поляризуется и по световоду 5 поступает на поверхность. Здесь при помощи анализатора 7 путем вращения его с пониусом относительно лимба 8 определяется ориентировка глубинной части по отношению к странам света, а затем- угол наклона .скважины.

Цилиндрическая головка представляет собой тело вращения, образованное прямоугольным равнобедренным треугольником при его вращении вокруг оси, параллельной одному из катетов. Внутренняя поверхность полученного при этом конуса покрыта зеркальным слоем для предотвращения попадания поляризованного света внутрь головки. Цилиндрическую головку для кругового осмотра стенок скважины можно представить себе как состоящую из бесконечно большого числа бесконечно малых призм, каждая из которых трансформирует вертикальный участок стенки в искаженное радиальное изображение. Цоследнее с помощью объектива 12 и конического световода 9 проектируется на торцовую поверхность волоконного световода 4, а затем на поверхности изображение с помощью таких же элементов трансформируется в обратном порядке. В результате на матовом экране 13 получается неискаженное изображение с сохранением естественных тонов.

Световое определепие ориентировки прибора, способного занять произвольное положение в пространстве, основано на том, что в оптически изотропной среде плоскость поляризации сохраняет неизменным свое положение в пространстве. Это положение определяется на поверхности с помощью анализатора и лимба, ориентированного по странам света. Таким образом, если прибор, ориентировка которого онределяется, снабдить осветителем и поляризатором и соединить его с анализатором при помощи оптически изотропного световода, то получится оригинальный датчик ориентирования. Его недостатком является неполная однозначность (О-180°), которая, однако, во многих случаях не влияет на правильную интерпретацию.

Угол наклона скважины определяется при помощи дифференциального датчика 15 угла наклона, конструкция которого была специально разработана для описанного устройства. Датчик представляет собой полый тор, изготовленный из немагнитного материала, имеющий две полуоси для свободного вращения.

На тор надеты две соленоидные катушки, каждая длиною в четверть окружности, которые включены по одной из известных мостовых схем-. Вну-трь тора до половины налита жидкость, обладающая высокой магнитной проницаемостью.

Работа датчика заключается в следующем.

Благодаря наличию эксцентричного груза,

плоскость тора всегда совмещена с апс«дальной плоскостью скважины. Цри этом жидкость, занимающая горизонтальное положение, сместится по отношению к одной из катушек и произведет разбалансировку моста, по величине которой определяется угол наклона

в градусах.

После определения ориентировки скважины, в зависимости от необходимости, стенки скважины могут быть просмотрены либо с зарисовкой, либо с фотографированием. Для последпего случая предусмотрена двойная цилиндрическая заслонка, расположенная внутри сменного прозрачного экрана. В случае зарисовки или фотографирования берется лист кальки или рулон фотопленки и накладывается на экран

Все операции по осмотру, зарисовке и фотографированию ведутся Б темноте.

Диаметр матового экрана для сохранения масштаба изображения лучше брать равным диаметру скважины, а его длина должна быть

достаточной для зарисовки или фотографирования значительных участков скважины. Для определения элементов залегания нород достаточно придать наземной части / устройства то положение, которое занимает по данным замера просматриваемый участок скважины, а затем произвести отсчет по кернометру или горному компасу.

Цредмет изобретения

. Устройство для исследования стенок скважин оптическим способом, содержащее глубинную и наземную части, соответственно включающие собирающий и рассеивающий объективы и зеркала, и передаюп1,ую часть,

отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности действия устройства, его глубинная и наземная части соответственно снабжены собирающим и рассеивающим световодами, а передающая часть выполнена в виде

волоконного световода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью определепия пространственного положения устройства в скважине, глубинная и наземная части его соответственно снабжены

поляризатором и анализатором световых лучей.

Л-Л

73

I.