SU926260A1

SU926260A1 - Device for measuring zenith and apsidal angles of deep-well instruments

Info

Publication number: SU926260A1
Application number: SU802896010A
Authority: SU
Inventors: Николай Александрович Бачманов
Original assignee: За витель
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1982-05-07

Description

Изобретение относитс к техническим издели м и может быть использовано в геологоразведочной технике при разработке малогабаритных инклинометров и ориентаторов с повьшенными параметрами точности и надекности ра боты, а также и в других приборах.The invention relates to technical products and can be used in geological exploration in the development of small-sized inclinometers and orientators with improved parameters of accuracy and accuracy of operation, as well as in other devices.

Известен прибор дл преобразовани углов положени скважины в пространстве , включающий корпус, источник света, приемник света и расположенный между ними с возможностью поворота экран, выполненный из непррзрачного материала в форме плоского кулачка 1 .A known device for converting well position angles in space, comprising a housing, a light source, a light receiver and a screen arranged between them rotatably, made of an imperfect material in the form of a flat cam 1.

Недостатки указанного устройства, кроме технологических трудностей изготовлени , заключаютс в тс, что зона нечувствительности при переходе от участка кулачка мгшого диаметра к участку кулачка большого диаметра, лифт оси вращени кулачка, шероховатость рабочей поверхности и оседешие на этой поверхности частичек пыли и влаги, в подземных услови х эксплуатации прибора в сквс1жине создают на выходе приемника лучистой энергии фон помех, снижающих чувствительность и точность работы преобразовател .The disadvantages of this device, in addition to the technological difficulties of manufacturing, are that the dead zone during the transition from the cam section of the diameter to the cam section of a large diameter, the elevator of the cam rotation axis, the roughness of the working surface and the particles and dust settled on this surface During operation of the device in the squared hole, at the output of the radiant energy receiver, the background noise, reducing the sensitivity and accuracy of the converter, is created.

Известно устройство дл измерени зенитного и апсидального углов скважиниогоприбора , вк.гаоча ош ее корпус, источник света, приемник света, закрепленный на вращающемс держателе, непрозрачный диск с прорезью и непрозрачное кольцо со щелью 2.A device is known for measuring the zenith and apsidal angles of a borehole tool, including a housing, a light source, a light receiver mounted on a rotating holder, an opaque disc with a slot, and an opaque ring with a slit 2.

Недостатком этого устройства вл ютс большие габариты и низка на10 дежность работы.The disadvantage of this device is its large size and low reliability of operation.

Цель изобретени - уменьшение габаритов и повышение надежности работы.The purpose of the invention is to reduce the size and increase reliability.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени зенит15 ного и апсидального углов скважинного прибора, включающем корпус, источник. света, приемник света, закрепленный на вращающемс держателе, непрозрачный диск с прорезью и непрозрачное This goal is achieved by the fact that in the device for measuring the zenith and apsidal angles of the downhole tool, including the housing, the source. light, a light receiver mounted on a rotating holder, an opaque disc with a slot and an opaque

20 кольцо со щелью, диск имеет отвес, а оси вращени диска и держател совnajcicUOT с осью корпуса. Устройство снабжено рамкой с отвесом и оси вращени диска и держател перпендикул рны оси корпуса, а ось рамки совпадает с осью корпуса.20 a ring with a slit, the disk has a plumb, and the axis of rotation of the disk and the holder are compatible with the axis of the housing. The device is equipped with a frame with a plumb and the axis of rotation of the disk and the holder perpendicular to the axis of the housing, and the axis of the frame coincides with the axis of the housing.

В корпусе установлены два устройства и оси вращени дисков с отвесами и оси держателей перпендикул рны друг. 30 другу, а также оси корпуса.Two devices are installed in the housing and the axes of rotation of the disks with plummets and the axes of the holders are perpendicular to each other. 30 friend, as well as the housing axis.

На фиг,1 представлен пример конструктивного решени устройства дл измерени апсидальных углов; на фиг.2дл измерени апсидальных и зенитных углов; на фиг.З - форма электрических импульсов в приемниках света; на фиг. 4 - устройство дл измерени зенитных углов.Fig. 1 shows an example of the design of a device for measuring apsidal angles; Fig.2dl measuring apsidal and zenith angles; on fig.Z - the form of electrical pulses in the receivers of light; in fig. 4 is a device for measuring zenith angles.

Фигуры содержат следующие позиции:The figures contain the following positions:

I- непрозрачный - иск с прорезью, 2 источник света, 3 и 4 - приемники све та, 5 - держатель, 6 - двигатель, 7 ось , 8 - подшипник, 9 - прозрачный диск, 10 - прозрачный диск с непрозрачным кольцом И со щелью, 12 опорный поток света, 13 - йнформационный поток лучистой энергии, 14 корпус ск вс1жинного прибора, 15 - отвес , закрепленный на диске 1, причем ось вращени этого диска совпадаетI - opaque - lawsuit with a slot, 2 light source, 3 and 4 - light receivers, 5 - holder, 6 - engine, 7 axis, 8 - bearing, 9 - transparent disc, 10 - transparent disk with opaque ring And with a slit , 12 is a reference stream of light, 13 is an information flow of radiant energy, 14 is the case of the device, 15 is a plumb fixed on disk 1, and the axis of rotation of this disk coincides

с осью вращени держател 5 и осью скважинного прибора, 16 - рамка, на которой размещены все элементы, 17 ось рамки, 18 подшипники , 19 -. отвес, под действием которого находитс рамка 16. Оси вращени рамки 16 И диска 1 взаимоперпендикул рны. with the axis of rotation of the holder 5 and the axis of the downhole tool, 16 - the frame on which all the elements are placed, 17 axis of the frame, 18 bearings, 19 -. the plumb line, under the action of which the frame 16 is located. The axes of rotation of the frame 16 and the disk 1 are mutually perpendicular.

Датчик апсидальных углов работает следующим образом.Sensor apsidal angles works as follows.

При развороте корпуса 14 скважинного прибора вместе с объектом ориентации в скважине разворачиваетс и закрепленный в корпусе прибора прозрачный диск 10 с нанесённым на его поверхность непрозрачны кольцомWhen the housing 14 of the downhole tool is rotated together with the object of orientation in the well, the transparent disk 10 fixed to its surface and coated on its surface is opaque with a ring

IIи щелью. Непрозрачньй диск с прорезью под действием отвеса 15 ориен- тируетс относительно апсидальной плоскости. Держатель 5 вращаетс с посто нной скоростью.II and the gap. The opaque disc with a slit under the action of a plumb 15 is oriented relative to the apsidal plane. The holder 5 rotates at a constant speed.

Во врем его вращени приемник 3 -кратковременно освещаетс опорным световым потоком 12, а приемник 4 кратковременно освещаетс инфО1 1ационным потоком 13 света. В результате в приемниках возбуждаютс импульсы электрической энергии V (t) и V. (t) , форма которых приведена на фиг.З. Вре м между импульсами Т пропорционально углу разворота корпуса, относительно апсидальной .плоскости.During its rotation, the receiver 3 is briefly illuminated by the reference luminous flux 12, and the receiver 4 is briefly illuminated by the information flux 13 of the light. As a result, pulses of electric energy V (t) and V. (t), the shape of which is shown in FIG. 3, are excited in the receivers. The time between pulses T is proportional to the angle of rotation of the body, relative to the apsidal plane.

На фиг.2 представлено устройство , дл измерени зенитных и апсидальных углов. Устройство состоит из двух датчиков углов. Каждый датчик содержит все элементы, представленные на фиг.1 Датчики углов закреплены в корпусе скважинного прибора 14 так, что оси вращени чувствительных элементов 7, на которых закреплены диски 1, перпендикул рны между собой и оси скважинного прибора.Figure 2 shows a device for measuring zenith and apsidal angles. The device consists of two angle sensors. Each sensor contains all the elements shown in Fig. 1. Angle sensors are fixed in the housing of the downhole tool 14 so that the axes of rotation of the sensing elements 7 on which the disks 1 are fixed are perpendicular to each other and to the axis of the downhole tool.

При отклонении оси скважинного при бора от вертикали на угол 0 очевидно, что tg в -f , где 6 зенитный угол; угол разворота под действием отвеса 15 диска 1 относительно диска 10 верхнего датчика; Qi If the axis of the downhole tool deviates from the vertical by an angle of 0, it is obvious that tg is in –f, where 6 is the zenith angle; angle of rotation under the action of a plumb line 15 of the disk 1 relative to the disk 10 of the upper sensor; Qi

угол разворота соответственно нижнего датчика.angle of rotation, respectively, of the lower sensor.

О, (-C-J , (t:,2) . Oh, (-C-J, (t:, 2).

При вращении скважинного прибора вокруг оси при заданном зенитном угле О (т.е. при изменении ашсидального угла ) по показани м углов & и О можно определить величину апсидального угла.When the borehole tool rotates around the axis at a given zenith angle O (i.e. when changing the axial angle) according to the indications of the angles & and O you can determine the value of the apsidal angle.

По сравнению с известным предлагаемое устройство дл измерени зенитных и апсидальных углов обладает высокой стабильностью и повышенной чувствительностью в работе.In comparison with the known, the proposed device for measuring zenith and apsidal angles is highly stable and highly sensitive in operation.

Изменение параметров источника и приемника лучистой энергии от температуры , времени работы, колебаний питающего напр жени и других палевых и подземных условий эксплуатации скважинных приборов практически не вли ют на точность работы устройства,так как информацию о значении угла несет врем между импульсами.The variation of the parameters of the source and receiver of radiant energy from temperature, operating time, supply voltage fluctuations and other pale and underground operating conditions of downhole tools have almost no effect on the accuracy of the device, since the information about the angle value carries the time between pulses.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При отклонении оси скважинного прибора от вертиксши под действием отвеса 19 рамки 16 и отвеса 15 диск 1 раэвертываетс в вертикальной плоскости и щель этого диска развертываетс относительно щели диска 10 на угол, равный углу отклонени оси скважинно-. го прибора от вертикали. Врем между импульсами,возникающими на приемниках 3 и 4, пропорционально этс иу углу.When the axis of the downhole tool deviates from the vertical under the action of the plummet 19 of the frame 16 and plumb 15, the disk 1 ratchets up in a vertical plane and the slot of this disk is deployed relative to the slot of the disk 10 by an angle equal to the angle of deviation of the borehole axis. device from the vertical. The time between pulses arising at receivers 3 and 4 is proportional to its angle.

Предлагаемое устройство в отличие от известного прибора имеет посто нную и высокую чувствительность во всем диапазоне от О до 360 угловых градусов измерени зенитных и апси- дальных углов. Примен известные в радиоэлектронике мегоды измерени временных интервалов, можно получить высокую чувствительность устройства .1,3 угловых секунд.The proposed device, in contrast to the known device, has a constant and high sensitivity in the whole range from 0 to 360 angular degrees of measurement of zenith and upsidal angles. By applying the time interval measurements known in radio electronics, a high sensitivity of the device can be obtained. 1.3 arc seconds.

Claims

1. A device for measuring the zenith and apsidal angles of the downhole tool, comprising a housing, a light source, a light receiver mounted on a rotating holder, an opaque slotted disk and an opaque ring with a slit, characterized in that, in order to reduce overall dimensions and increase reliability, the disk has a plumb, and the axis of rotation of the disk and the holder coincide with the axis of the body.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with a frame with a plumb, with the axis of rotation of the disk and the holder perpendicular to the axis of the housing, and the axis coincides with the axis of the housing.

3. The device, about t itch of it, by the fact that two devices are installed in the case, with the axes of rotation of the disks with plumb lines and the axes of the holders perpendicular to each other and the axes of the case.

Sources of information taken into account in the examination

1.Certificate of Certificate No. 2578995 / 22-03,

cl. E 21 B 47/022, 1978.

2.Certificate of Certificate No. 2794532 / 22-93,

cl. E 21B 47/022, 1979.

V, (t)

H

Ug (t)

T.

az.J