SU1425310A1 - Оптоэлектронный инклинометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геологоразведочной технике и предназначено дл  измерени  азимутального и зенитного углов. Цель изобретени  - повышение точности и ускорени  процессов измерени . Дл  этого расположенный в корпусе 1 элемент, измен ющий интенсивность светового луча при изменении зенитного и азимутального углов , вьтолнен в в.иде двух сферических камер 2 с прозрачными стенками. В каждой из последних размещен сферический поплавок из прозрачного материала , а пространство между поплавком и камерой 2 заполнено несмешивающимис  жидкост ми. Один из попл в- ков 3 имеет кольцевой магнит 4 и пластину 5 в виде полусферы, поплавок 6 другой камеры имеет металлическое в сл п а

Description

кфльцо 7 и полусферическую пластину 8ф Поплавки вьтолнены из материала, ни смачивающегос  двум  жидкост миj а камеры из материала, смачивающегос  одной из жидкостей. Кольцевой слой жр дкости между поплавками и камерой

 вл етс  демпфирующим материалом, что ускор ет процесс измерени . При спуске инклинометра в скважину на каротажном кабеле можно измер ть углы ее дискретно или непрерывно. 1 3.п.ф-лы, 4 ил,

1

Изобретение относитс  к геолого- р.азведочной технике, предназначено дл  измерени  азимутального и зенит- нэго углов скважины в немагнитных и слабомагнитных породах и рудах и мо- примен тьс , в горном деле при вэдении буровзрывных работ, инъекционном упрочнении пород, в геологии и; гидрогеологии, а также в строитель- HJDM деле при инженерно-геологических изыскани х,

i Цель изобретени  - повышение точ- н|эсти и ускорение процесса измерени .

На фиг,1. приведен оптозлектронный иг1клинометр5 общий вид, на фиг,2 - Ti3 же, электрическа  схемар на Фиг,3- пэлусферические пластины с измен ю-,- щгйс  оптической плотностью, проекции , на фиг о 4 - центрирование поплавка двум  несмеиивающимис  жидкост мио

Оптоэлектронный инклинометр состо ит из цилиндрического корпуса 1 из н гмагнитного материала (например, латуни , титана и др,), в котором разме- элемент, измен ющий интенсивность с|ветового. луча при изменении зенитного и азимутального углов, выполненньй в виде двух сферических камер 2 с прозрачными стенками, в каждой из которых размещен сферический поплавок иа прозрачного материала Поплавок 3 одной из камер имеет кольцевой магнит 4 с  вно выраженными полюсами и со смещенным по оси поплавка 3 центром т жести и полусферическую пластину 5 с оптической плотностью измен кщейс  пропорционально величине угла на полу сЗзере от геодезической линии АВ нулевого азимута (фиг.З), котора  нанесена на полусфере.

Поплавок б другой камеры имеет металлическое кольцо 7 из немагнитного материала со смещенным по, оси поплавка 6 центром т жести и полусферическую пластину 8 с оптической плотностью , измен ющейс  пропорционально величине телесного угла от оси поплавка 6. Кольцевой магнит 4 и кольцо 7 служат противовесами, имеют одинаковую массу и смещение на одинаковое рассто ние от геометрических центров поплавков. Пространство между по плавком и соответствующей камерой заполнено двум  несмепшвагацимис  жидкост ми , причем плотность одной из жидкостей 9 меньше, а плотность другой жидкости 10 больше объемной плотности

поплавка. Плотности несмешивающихс  жидкостей 9 и 10 выбираютс  так, что поплавки 3 и 6 имеют примерно среднюю объемную плотность, при этом они занимают симметричное по вертикальной

оси положение в камере. Дл  центровки поплавков 3 и 6 по горизонтали они вьтолнены из материала, который несмачиваетс  обеими несмешивающимис  жидкост ми 9 и 10 (фиг.4), Жидкость

10 с большей плотностью, по отношению к материалу камеры 2,  вл етс  несмачивающей и имеет объемную массу больще по отношению к жидкости 9 с меньшей плотностью, котора   вл етс  смачивающей дл  материала камеры 2, Напри-, мер, при изготовлении камеры 2 из оптического стекла; жидкость 9 - гек- сан с объемной плотностью 0,655 г/см , жидкость 10 - глицерин с объемной

плотностью 1,258 г/см, а поплавок изготавливаетс  из светопроницаемого пластика на основе смол ПНМ-25 ПНМ-8, этилцеллюлозы и других материалов, т,е. из материалов несмачиваемых указанньми жидкост ми и нераствор ющихс  в них. Могут быть применены и другие сочетани  жидкостей и материалов. Поплавок 6 с датчиком зенитного угла

314

вьтолнен аналогично. Форма менисков при этом принимает такую конфигурацию , котора  обеспечивает симметричное положение поплавков относительно камер 2 в диаметральной плоскости.

Источник сфокусированного светового луча размещен между камерами 2 и состоит из источника 11 света, конденсаторов 12, кожуха 13 и диафрагм 14, По обе стороны от камер 2 соосно с ними размещены фотоприемники 15 в экранах 16.

В корпусе 1 размещены также источник 17 питани , электронные усилительно-преобразующие блоки 18 и 19.

8состав усилительно-преобразующих блоков 18 и 19 электрической схемы инклинометра (фиг.2) вход т дифференциальные усилители 20 и 21, преобразователи 22 и 23 напр жение-частота, ивдикатор 24, разделительные емкости

25 и 26. Вс  электрическа  схема инклинометра за исключением индикатора 24 размещена в корпусе прибора. Спус инклинометра в скважину осуществл етс  на стандартном каротажном кабеле при помощи каротажной лебедки.

Инклинометр работает следующим образом .

Луч от источника 11 света через конденсаторы 12 и диафрагмы 14 проходит на фотоприемник 15 по оси инкли- .нометра независимо от положени  поплавков , так как камеры 2 и поплавки 3 и 6 сферической формы, а жидкости

9и 10 выбирают с близкими показате- л ми преломлени  (например, дл  ука занной выше пары жидкостей показател  преломлени  составл ют 1,472 и 1,473), Благодар  смещению центров т жести поплавков 3 по продольной

оси относительно их геометрических центров кольцевой магнит 4 и кольцо 7 занимают горизонтальное положение, а поплавки - определенное положение в пространстве. Так при наклоне корпуса 1 относительно вертикали на какой-либо угол оси поплавков 3 и 6 отклон тс  на тот же угол относительно корпуса инклинометра, Полусфери- ческа  пластина 8 поплавка 6 также смещена относительно оси симметрии на такой же угол, а вследствие того, что ее оптическа  плотность пропорциональна величине телесного угла от оси поплавка, световой поток, проход щий от источника 11 через конденсатор 12, диафрагму 14, пластину 8 на фотоприемник 15, также пропорциона0

5

5

3

5

0

5 0

10 4

лен углу наклона корпуса, чем и зафиксирован этот угол. Поплавок 3 ведет себ  аналогичным образом.

Благодар  наличию кольцевого посто нного магнита 4 с  вно выраженными пoлюca fи поплавок 3 устанавливаетс  в определенном положении относительно магнитного меридиана. Оптическа  плотность пластины 5 пропорциональна велш1ине угла между магнитным меридианом и направлением наклона корпуса устройства. Следовательно, светоёой поток, проход щий через конденсатор 12, диафрагму 14, пластину 5 на .фотоприемник 15, пропорционален азимуту угла наклона корпуса 1 инклинометра , чем и зафиксирован азимут угла наклона.

Изменение оптргческой плотности полусферической пластины 8 (фиг.З) показано с условным нанесением сетки в градусах зенитного угла дл  нагл дной иллюстрации. При практическом вы- , полнен1га на полусферическую пластину 8 никаких делений не наноситс  - оптическа  плотность ее измен етс  плавно от О до 90 . Это положение соблюдаетс  и дл  пластины 5 датчика азимута. Штриховые линии от центра нанесены условно и характеризуют плавное изменение оптической плотности от О до 3(0°. Разграничительна  лини  АВ нулевого азимута нанесена дл  точной установки кольцевого магнита.

Выходы фотоприемников 15 соединены с входами дифференциальных усилителей 20 и 21 (фиг.2),- напр жени  на выходах которых пропорциональны световому потоку, поступающему на фотоприемники . Выходы дифференциальных усилителей подключены к преобразовател м 22 и 23 напр жение-частота.

Разность частот преобразовател , например угла наклона, выбираетс  кратной измер емой величине угла с тем, чтобы можно бьшо непосредствен- но вести отсчет при помощи счетчиков. Так, например, при измерении угла в 45° разность частот может быть 45, 90 или 180 Гц, в зависимости от требуемой точности прибора. Несущие частоты преобразователей угла наклона и азимута угла наклона принимаютс  различными и выбираютс  так, чтобы можно бьшо оба измерени  передавать по одному каналу св зи. Например, дл  передачи информации об изменении угла наклона можно использовать частоту 1 кГц (с вариацией при измереНИИ в пределах 1000-1180 Гц; и дл  азимута 5 кГц (с вариацией 5000- 5360 Гц) J, Передача показаний приборов по линии св зи частотно-модулированным сигналом практически полностью устран ет помехи, возникающие в линии св зи и не требует согласовани  измерительной схемы с параметрами линии св зи, т,ес, не зависит от дли- нь1 линии св зи (глубины скважины).

процесс измерени  заключаетс  в установке инклинометра в требуемой точке скважины и после незначительной паузы, достаточной дл  успокоени  д мер имеет кольцевой магнит со смещан- колебаний поплавков, отсчета показаний на индикаторе.

. Кольцевой слой жидкости между поплавками и камерой  вл етс  хорошим демпфирующим материалом, т.е. фиксации поплавков при спуске и подъеме не требуетс , что ускор ет процесс измерени . При спуске инклинометра на каротажном кабеле можно произво20

ным по оси поплавка центром т жести и пластину в виде полусферы с оптической плотностью, измен мщейс  пропорционально величине угла на полусфере от геодезической линии нулевого азимута, котора  нанесена на полусфере , а поплавок другой камеры имеет кольцо из немагнитного материала со смещенным по оси поплавка центром

30

дить измерени  азимутального и зенит-25 т жести и пластину в виде полусферы

ного углов скважины дискретно или не- прерывно например, с записью на маг- |НИтную ленту,

Claims (1)

1. Формула изобр втепи 

   1, Оптоэлектронный инклинометр, :включающий корпуср в котором размеще- :ны фотоприемники5 источник сфокуси-,- 1рованного светового луча и располо- 1женный между ними элементу измен ю- щий интенсивность светового луча при |изменении зенитного и азимутального УГЛОВ, отличающийс - тем, |4TOs с целью повышени  точности и ус35

   40

   С оптической ПЛОТНОСТЬЮ, измен ющейс  пропорционально величине телесног угла от оси поплавка, причем источник сфокусированного светового луча размещен между камерами, а фотоприем ники - по обе стороны от камер соос- но с ними.

   2, Инклинометр по п,.1, отличающийс  те, что поплавки выполнены из материала, несмачивающегос  двум  несмегашаюпщмис  жидкост ми , а камеры выполнены из материа ла, смачиващегос  жидкостью с мень- р1ей плотностью и несмачивак цегос  жидкостью с большей плотностью.

   корени  процесса измерени , элемент, измен ющий интенсивность светового луча при изменении зенитного и азимутального углов, вьтолнен в виде двух сферических камер с прозрачными стенками , в каждой из которых размещен сферический поплавок из прозрачного материала, а пространство между поплавком и камерой заполнено двум  не- смешивак цимис  жидкост ми, плотность одной из которых меньше, а плотность другой больше объемной плотности поплавка , при этом поплавок одной из камер имеет кольцевой магнит со смещан-

   ным по оси поплавка центром т жести и пластину в виде полусферы с оптической плотностью, измен мщейс  пропорционально величине угла на полусфере от геодезической линии нулевого азимута, котора  нанесена на полусфере , а поплавок другой камеры имеет кольцо из немагнитного материала со смещенным по оси поплавка центром

   С оптической ПЛОТНОСТЬЮ, измен ющейс  пропорционально величине телесного угла от оси поплавка, причем источник сфокусированного светового луча размещен между камерами, а фотоприемники - по обе стороны от камер соос- но с ними.

   2, Инклинометр по п,.1, отличающийс  те, что поплавки выполнены из материала, несмачивающегос  двум  несмегашаюпщмис  жидкост ми , а камеры выполнены из материала , смачиващегос  жидкостью с мень- р1ей плотностью и несмачивак цегос  жидкостью с большей плотностью.

   Фи2.2

   А 0

   Фи2.