Скважинное оптическое устройство Советский патент 1981 года по МПК G01V8/00 

(54) СКВАЖИННОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к геофизической, разведке и предназначено для выделения в разрезе скважины горных пород, различающихся цветом, например для выделения жилок асбе-ста во вмеп ающих породах.

Известно скважинное оптическое устройство, в котором для обеспечения дифференциации пород например, жилок асбеста на фоне вмещающих пород, используют распылитель и собиратель люминесцентного порошка,-а осветитель представляет собой источник ультрафиолетового излучения, выполненный в виде тора и расположенный в плоскости, параллельной оси скважины J.

Однако данное устройство не обладает достаточно высокой точностью и помехоустойчивостью, поскольку является одноканальным устройством.

Из известных скваж11нных оптических устройств наиболее близким к заявляемому по технической сущности

является скважинное оптическое устройство, которое включает глубинную часть, содержащую два или более осветителей, например лампочек накаливания, расположенных по окружности в плоскости параллельно оси скважины, диффузный рассеиватель с тороидально-параболической поверхностью, размещенной между системой осветителей и стенкой скважины, коллимирующее

0 устройство, установленное на оси системы осветителей с рассеивателем, фотоумножитель и регистрирующую часть с блоком питания и системой протяжки каротажного кабеля f2J.

5

Однако известное скважинное оптическое устройство не обладает достаточно высокой помехоустойчивостью при измерениях поскольку показания одноканального регистрирующего блока в этом устройстве существенно зависят от стабильности светового потока осветителей, которая ничем не контролируется. 38 Цель изобретения - разработка скважинного оптического устройства, обеспечивающего повышенную помехоустойчивость, высокую точность и разрешающую способность при дифференциации пород с различной отражательной способностью, например гфи выделении жилок асбеста. Цель достигается тем, что в скважинном оптическом устройстве, содержащем соединенные каналом связи регистрирующую наземную и глубинную части, последняя содержит осветитель состоящий из двух светодиодов, подкл ченных через блоки управления мощное тью светодиодов на выходы генераторо .с различными частотами модуляции. Светодиоды снабжены оптической систе мой и окном для выхода излучения, фотоприемник снабжен соответственной оптической системой и отдельным окном, расположенньм рядом с окном све тодиодов. Выход фотоприемников вклю чен на вход предусилителя, выход которого подключен на вход полосовых фильтров с различными центральными частотами, выходы фильтров соединены с сигнальными входами синхронных детекторов, другие входы синхронных детекторов подключены к соответствую щим выходам генераторов, выходы синх ронных детекторов подключень на вход сумматора, выход которого подключен к управляице входу блоков управ. ления мощностью излучения светодиодов, выхода синхронных детекторов подключены к входам блока вычитания, выход которого вместе с выходом одно го из синхронных детекторов .является выходом устройства. При этом оптичес кий блок светодиодов содержит полупр рачное зеркало и объектив, а оптический приемный блок содержит зеркало, объектив и линзу поля или конден сор. Регистрирующая наземная часть устройства содержит блок индикации, управления и питания, соединенные -ка белем с глубинной частью. На фиг. 1 представлена блок-схем устройства, содержащего глубинную и регистрирующую части; на фиг. 2 блок-схема подсветки светодиодов; на фиг. 3 - блок-схема оптического приемного блока. Глубинная часть устройства содер жит разделенные окна 1, 2, оптический блок 3 светодиодов и оптический приемньй блок 4, светодиоды 5, 6, 4 подключенные через блоки 7,8 управления мощностью светодиодов на выходы генераторов 9, 10 с различными частотами модуляции f и. f . Выход фотоприемника 11 включен на вход предусилителя 12, выход которого подключен на входы полосовых фильтров 13, 14с центральными частотами f и f2, выходы фильтров соединены с сигнальными входами синхродетекторов 15, 16, другие входы синхродетекторов подключены к выходам генераторов 9, 10, выходы синхродетектЪров подключены на вход блока 17 сложения, выход которого подключен к управляющему входу блоков 7, 8 управления мощностью изJJyчeния светодиодов, выходы синхродетекторов 15, 16 подключены к входам блока 18 вычитания, выход которого и выходы синхродетекторов 15, 16 являются выходом устройства. Регистрирующая наземная часть включает блок индикации 19, управления 20 и питания 21. Устройство работает следующим образом. Источниками подсветки служат светодиоды 5, 6 (фиг. 1). Спектральная область излучения светодиодов выбирается такой, чтобы обеспечить пропускание излучательного света через водную среду (если устройство работает в обводненных скважинах). Светодиод 5 имеет длину волны излучения 0,5 мкм (зеленый диапазон), а светодиод 6 имeeтЛ,0,7-0,й мкм (ближний инфракрасный диапазон) . Частоты модуляции светодиодов f и f2 в области 1-6 кГц с учетом частотной характеристики фотоприемника 1 1 if 3 кГц, ,5 кГц. Для совмещения диаграмм излучения светодиодов 5 и 6 ,й с польз уют полупрозрачное зеркало 22, а фотойнтрирование диаграммы излучения - с помощью объектива 23. Излучение через выходное окно 1 поступает в рабочую зону и на стенку скважины. Излучение, отраженное от стенок скважины, поступает в устройство через окно 2, которое отделено от окна I, с целью отсечь диффузионное отражение света от пыли и частиц на окне I и с целью отсечь френелевское отражение на окне 1 от фотоприемника 11. Благодаря выбору различных частот модуляции, используют одно и то же приемное устройство без спектрального разделения 5 по длинам волн. Диаграмма направленнести формируется с помощью окна 2, поворотного зерк;и1а 24 (для уменьшения габаритов устройства) , объектива 25 и линзы поля ( или конденсатора 26 и поступает на фотоприемник, в ка честве которого используют кремниевы или германиевый фотодиод, чувствител ный к выбранной области излучения светодиодов 0,5-0,8 мкм, Отраженные от стенки скважию потоки излучения с длинами волн yt , несущие информацию об отличакищхся по цвету породах, слагаюдих стенку скважины, создают сигналы U(fj) и и фотоприемнике 11, которые через предусилитель I2 поступают на разделительные полосовые фильтры 13, 14 (ослабление по соседнему каналу н хуже 60 дб, т.е. 1000 pasji, и далее. через синхронные детекторы выпрямлен ные сиг11алы поступают на блоки сложения 17 и вычитаршя 18. Суммарный отраженный сигнал используют для управления мощностью светодиодов таким /образом, чтобы Ц| + LL rconst, чю обеспечивает надежность работы и линейность характеристик устройства I меньшее отражение - большая мощност . светодиодов, которые управляются параллельно). Разностный сигнал несет основную информацию от отличающихся по цвету породах, слагающих стенку скважины, на основании их апьбедных характеристик. Ввиду, того, что Llj+U«tonst разностный сигнал получается нормированным, так как обратная связь .осуществляет при этом операцию деления, т.е. сигнал равен « Для получения служебной информации и работоспособности устройства, либо с целью дополнительной обработки на ЭВМ в предлагаемом устройстве предус мотрены выходы сигналов U и U-c синхродетекторов. Основным технико-экономическим показателем предлагаемого скважинного устройства является его повышенная помехоустойчивость и надежность, а также разрешающая способность и точность диффере.нции пород, слагающих стенку скважины. Кроме того, предлагаемое устройство пригодно так же для работ в обводненных скважинах В ранее применяемых устройствах с од ним и тем же окном для излучатгльного и отраженного света возникала 56 сильная помеха из-за отражения части светового сигнала от окна и непосредственного попадания на фотоприемник, что приводило к ошибкам при анализе стенки скважины. Формула изобретения 1. Скважинное оптическое устройство, включающее соединенные каналом связи регистрирующую наземную и глубинную части, содержащую осветитель и фотоприемник, отличающеес я тем, что, с целью улучшения точности, разрешающей способности и помехоустойчивости, осветитель выполнен по меньшей мере из двух светодиодов, глубийная часть содержит блоки управления мощностью светодиодов, генераторы с различными частотами модуляции, оптический блок светодиодов, оптический приемный блок, предусилитель, полосовые фильтры, синхррдетекторы, блок вычитания и блок сложения, причем светодиода подключены через блоки управления мощностыо излучения светодиодов на выходы генераторов, выход фотоприемников включен на вход предусилителя, выход которого подключен на входа полосовых фильтров, выходы полосовых фильтров соединены с cиrнaльны al вxoдa « синхродетекторов, другие входы синхродетекторов подключены к выходам генераторов, выходы синхро- детекторов подключены на вход блока сложения, выход которого подключен к управляющему входу блоков управления мощностью .излучения светодиодов, а выходы сиихродетекторов подключены к входам блока вычитания, выхрд которого и выходы синхродетекторов являются выходами устройства. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью совмещения диаграмм излучения светодиодов, оптический блок светодиодов содержит полупрозрачное зеркало и объектив. 3.Устройство по П.1, отлиающееся тем, что оптический риемный блок содержит поворотное еркало, объектив и линзу поля или о1аденсор. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 625178, кл. и OIV 9/00, 1-977. 2.Авторское свидетельство СССР 541136,, кл.С 01 V 9/00. 1975 (прототип).

ГлуЗанная часть

Peit/empupifieinaii наземное часть

Фиг.2