АЗИМУТАЛЬНЫЙ ДАТЧИК ИНКЛИНОМЕТРА Советский патент 1971 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважине.

Известны инклино.метры, в которых условия величины преобразуются в электрические параметры, нанример инклинометры с резисторными датчиками. Для считывания показаний измерительная система арретируется. Это вносит ошибки в измерение за счет смещения токосъемного устройства, а также увеличивает затраты времени на регистрацию параметров искривления скважин.

Известны также инклинометры с оптической системой, имеющие преобразующее устройство, содержащее источник света, магнитную стрелку, экран со щелью, отражающее зеркало, эксцентричный груз и считывающее устройство, снабженное фотоэлементами. Однако эти инклинометры имеют недостаточную точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений и снижение влияния изменяющихся параметров каротажного кабеля на результаты измерений. Это достигается тем, что преобразующее устройство содержит систему линз, разделяющих свет от источника на два луча, один из которых ориентирован по магнитному полю земли, а другой привязан к плоскости наклона скважины, и систему зеркал, направляющих оба луча вдоль оси прибора так, что угол, образованный двумя

прямыми, каждая из которых условно проведена из одной и той же точки, на продольной оси прибора, перпепдикулярно этой осп через один из лучей, выходящих из

преобразующего устройства, соответствует текущему азимутальному углу. Считывающее устройство датчика помимо фотоэлементов включает систему зеркал, вращаемых электроприводом, установленных на пути оптических лучей. При каждом обороте вокруг оси вращения система зеркал направляет лучи на фотоэлемент, возбуждая в последнем электрические импульсы с временным интервалом, пропорциональным измеряемой угловой

величине.

Па чертеже показана конструктивная схема азимутального датчика.

Свет от источника / формируется линзой 2, отралсается от зеркала 3, помещенного на

кронштейне 4, и через щель в экране 5, имеющем сферическую поверхность, попадает на рефлектор 6. Система, образованная экраном со щелью, магнитными стержнями 7, подпятником 8 и установленная на игле 9, ориентирует оптический луч по магнитному полю земли. Обойма W, расположенная на двух полуосях //, и вилка 12, которая жестко крепится на оси 13, установленной в направляющей М и подпятнике 15, образуют карданный

симметрично по окружности, крепят рефлектор 6 к вилке /2.

Второй луч ироходит через конденсор 17 и отражается от зеркала 18, жестко связанного с вилкой 12. Ось 13 вместе с зеркалом 18 устанавливается эксцентричным грузом 19 относительно плоскости наклона. Считывание данных обеспечивает система зеркал 3 и 20, приводимая во вращение электродвигателем 21 через зубчатую передачу 22-25 и фотоэлемент 26. На выходном колесе 25, свободно сидящем на неподвижном валу 27, находятся кронштейн 28 с экраном 29 и кронгитейн 30, несущий зеркало 20.

Угол, образованный двумя прямыми, кал :дая из которых условно проведена из одной и той же точки, лежащей на продольной оси прибора, перпендикулярно последней через один из лучей, отраженный от зеркал, отличается от измеряемого на 90°. Для того, чтобы указанный угол был равен азимутальному, необходимо зеркало 18 закрепить на оси 13 со стороны груза 19 так, чтобы отраженный от него луч лежал в плоскости, проходящей через продольную ось прибора и центр тяжести груза.

За один оборот зубчатого колеса 25 оба оптических луча, отражаясь от зеркала 20, попадают на фотоэлемент, последовательно возбуждая кратковременные электрические импульсы. Временный интервал между двумя соседиими импульсами пропорционален измеряемой угловой величине. Для обесиечения однозначности отсчета интенсивность лучей подбирается так, что электрические импульсы, возбуждаемые каждым из лучей, значительно отличаются ио амплитуде. Считывание и передача данных ио кабелю на поверхность может проводиться непрерывпо, однако точные отсчеты гарантируются только при остановках прибора ввиду возможных колебаний чувствительных элементов по причине отсутствия демпфирующих устройств.

Предмет изобретения

Азимутальный датчик инклинометра, состоящий из преобразующего устройства, содержащего источник света и магнитную систему, на которой укреплен экран со щелью, и считывающего устройства, снабженного фотоэлементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и снижения влияния изменяющихся параметров каротажного кабеля, преобразующее устройство содержит систему линз, разделяющих свет от источника на два луча, одии из которых ориентирован по магнитному полю земли, а другой привязан к нлоскости наклона скважины, и систему зеркал, направляю1цих оба луча вдоль оси прибора так, что угол, образованный двумя прямыми, каждая из которых условно проведена из одной и той же точки, лежащей па продольной оси прибора, иерпендикулярио этой оси через один из лучей, выходящих из преобразующего устройства, соответствует текущему азимутальному углу, а считываюн1ее устройство снабжено электроприводом и системой зеркал, связанных с электроприводом.

7