Устройство для дистанционного изме-РЕНия углОВ B СКВАжиНЕ Советский патент 1981 года по МПК E21B47/22 

меряется с погрешностью из-за наклона плоскости диска к считывающему устройству, которая компенсируется электронным логическим устройством.

Известно устройство для дистанционного .измерения углов 3, содержащее корпус, в котором вращается панель с вмонтированными в нее усилителем, осветителем, двумя фокусирующими линзами и двумя фотодатчиками. На корпусе устройства и на магнитной стрелке укреплены зеркала. Луч света от осветителя при вращении панели в некоторый момент времени попадает на зеркало, укрепленное на магнитной стрелке, и, отражаясь от него, попадает на фотодатчик, который вырабатывает импульс напряжения. Аналогично возникает импульс напряжения на втором фотодатчике при попадании на него света, отраженного зеркалом, укрепленным на корпусе устройства. Импульсы напряжения поступают на усилитель, а затем по кабелю на дневную поверхность к регистратору.

Недостатком этого устройства является то, что световой блик от зеркала, укрепленного на магнитной стрелке, попадает на азимутальный фотодатчик только в случае, когда плоскость этого зеркала параллельна основанию вращающейся панели. При незначительных продольных колебаниях магнитной стрелки с укрепленным на ней зеркалом световой блик, отраженный от этого зеркала, дрейфует от центру к периферии торцевой поверхности вращающейся панели, уклоняясь от фотодатчика, в результате чего электрический сигнал отсутствует. Вращение панели возмущает среду, в которую помещена -магнитная стрелка, что выводит ее из состояния равновесия и приводит к погрешностям при измерениях. Размещение источника света, оптической системы, фотодатчиков и усилителя в ограниченном объеме вращающейся панели осложняет настройку и снижает надежность работы устройства.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, упрощение конструкции и процесса измерений, повыщение надежности, точности и достоверности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для дистанционного измерения углов в скважине, содержащем вращающийся кронщтейн, источник света, линзы, фотоэлементы, магнитную стрелку, усилитель, источник света размещен в светонепроницаемом экране с двумя щелевыми отверстиями, одно из которых направляет луч света через фокусирующую линзу на фотоэлемент, установленный на вращающемся кронштейне, а другое - на корпус, где, установлен второй фотоэлемент. Магнитная стрелка с прикрепленным к ней экраном с радиальной щелью расположена между источником света и фотоэлементом-вращающегося кронштейна и заключена в прозрачную герметичную камеру с жидкостью. На чертеже изображено устройство для дистанционного измерения углов.

На вращающемся кронштейне 1 размещен осветитель, состоящий из источника света 2, помещенного в двухщелевой экран со щелями 3 и 4, фокусирующая линза 5 и фотоэлемент 6, установленные против щели 3. Ось вращения кронщтейна 1 совпадает с осью вращения магнитной стрелки 7 и экрана 8 с радиальной щелью 9. На корпусе 10 устройства установлен фотоэлемент 11; который размещен за радиальной щелью 12, ориентированной на образующую цилиндра, описываемого лучом света от щели 4.

Вращающийся кронщтейн 1 с помощью вала 13 соединен с электродвигателем 14. Кольцевые токосъемники 15 посредством скользящих контактов 16 осуществляют электрическое соединение подвижных и неподвижных частей устройства. Магнитная

стрелка 7 с экраном 8 со щелью 9 заключена в прозрачную герметичную камеру 17, заполненную жидкостью, и установлена на корпусе устройства с помощью стойки 18. Электрические элементы устройства подключены к электронному блоку 19.

Устройство работает следующим образом.

Луч от источника света 2 через щель 3 на экране осветителя, сфокусированный линзой 5, попадает на экран 8, который вместе

0 с магнитной стрелкой 7 находится в прозрачной камере 17. При вращении кронщтейна 1 в момент совпадения луча и щели 9 экрана свет попадает на фотоэлемент 6, на. котором появляется электрический импульс. Аналогично при попадании второго луча на

щель 12 перед фотоэлементом 11 возникает электрический импульс. Фотоэлементы 6, 11 включены параллельно один другому, но в разной полярности.

Импульсы, сформированные на фотоэлеQ ментах, поступают на вход усилителя, входящего в электронный блок 19, в который также входят электронный стабилизатор напряжения и электронный стабилизатор оборотов двигателя, а затем по каротажному кабелю поступают на вход усилителя электроннолучевого осциллографа с круговой у разверткой электронного луча. При этом отрицательный импульс от реперного фотоэлемента 11, соответствующий направлению скважинного устройства, является опорным и синхронизирует разв ертку осциллографа, а положительный импульс от фотоэлемента 6 фиксирует направление магнитной стрелки. Величина угла считывается с круговой развертки луча на экране осциллографа через градуированную маску непосредственно

5 в градусах.

Питание осветителя и передача импульсных сигналов с фотоэлемента 6 вращающегося кронщтейна 1 осуществляется токосъемником 15 с помощью скользящих контактов 16.

В качестве электропривода можно использовать бесконтактный двигатель с электронным стабилизатором оборотов (например БДС-02М). Питание осветителя, скважинного усилителя и электродвигателя осуществляется с помощью электронного стабилизатора напряжения, напряжение питания на который, а также снятие информационных сигналов с усилителя осуществляется по кабелю с дневной поверхности.

Устройство вместе С электронным блоком, включающим электронный усилитель, электронный стабилизатор напряжения и электронный стабилизатор оборотов, размещается в корпусе скважинного зонда совместно с геофизическими приборами, взаимное положение которых с устройством известна.

Управление работой устройства осуществляется дистанционно по каротажному кабелю.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с ранее известными заключаются в следующем.

Измерительная система устройства имеет жесткую оптическую связь без промежуточных отражающих и преломляющих оптических элементов, что исключает рассогласование элементов формирования импульсов. Радиальная щелевая диаграмма экрана на магнитной стрелке не искажает проекции луча на горизонтальную плоскость и позволяет производить измерения при любом пространственном положении магнитной стрелки. Заключение магнитной стрелки и экрана со .щелью в прозрачную герметичную камеру с демпфирующей жидкостью способствует не только быстрому успокоению ее, но и позволяет повысить скорость дискретизации, что создает возможность наблюдать за состоянием стрелки непрерывно, даже в процессе спуско-подъемных операций, когда по наблюдению за флуктуацией стрелки можно взять осредненный отсчет угла.

Стабилизация оборотов электродвигателя упрощает условия синхронизации .развертки луча электроннолучевого осциллографа и позволяет вести отсчет угла, зафиксированного разнополярными импульсами на экране осциллографа, а также применить электронную схему цифрового отсчета величины угла. При круговой развертке луча длина его пути по экрану в ж раз больше линейной развертки, следовательно расстояние между импульсами, фиксирующими величину угла, отмечается в л- раз точнее.

Условный экономический эффект от применения устройства составляет 20 тыс. рублей в год.

Формула изобретения

. Устройство для дистанционного измерения углов в скважине, содержащее вращающийся кронщтейн, источник света, линзы, фотоэлементы, магнитную стрелку, усилитель, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, оно снабжено двумя экранами, один из которых выполнен с двумя щелями, а другой - с радиальной

щелью, при этом источник света помещен за двухщелевым экраном, а магнитная стрелка связана с экраном с радиальной щелью и расположена между источником света и фотоэлементом, причем последние установлены на вращающемся кронштейне.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магнитная стрелка с экраном помещена в прозрачную герметичную камеру, заполненную жидкоетью.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 321622, кл. Е 21 В 47/02, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР № 488914, кл. Е 21 В 47/02, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР № 527508, кл. Е 21 В 47/022, 1974.