Скважинное оптическое устройство

Скважинное оптическое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (832515

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6I ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) ЗаЯвлено 24.07. 79 (21) 2800749/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

G О1 Ч 9/00

Пкудерстевнний кемнтет

СССР оо делам наебретеннй н отнритнй.(53) УДК 550. 83 (088. 8) Опубликовано 23.05.81, Бюллетень М 19

Дата опубликования описания 250531 (72) Авторы

P.Ä. Иухамедьяров, Б.В. Шульгин, Н.В. Распутин, (54) СКВАЖИННОЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к геофизической. разведке и предназначено для выделения в разрезе скважины горных.

/ пород, различающихся цветом, например для выделения жилок асбеста во вмеи1аницих 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 (1 ).

Однако данное ус тройс тв о не обладает достаточно высокой точностью и помехоустойчивостью, поскольку является одноканальным устройством, Иэ известных скважинных оптических устройств наиболее близким к заявляемому по технической сущности является скважинное оптическое устройство, которое включает глубинную часть, goäåðæàùóþ 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

10 устройство, установленное на оси системы осветителей с рассеивателем, фотоумножитель и регистрирующую часть с блоком питания и системой протяжки т5 каротажного кабеля (2).

Однако известное скважинное оптическое устройство не обладает достаточно высокой помехоустойчивостью при измерениях поскольку показания

20 одноканального регистрирующего блока в этом устройстве существенно зависят от стабильности светового потока осветителей, которая ничем не контролируется.

Цель изобретения — разработка скважинного оптического устройства, обеспечивающего повышенную помехоустойчивость, высокую точность и разрешающую способность при дифференциации пород с различной отражательной способностью, например при выделении жилок асбеста.

Цель достигается тем, что в скважинном оптическом устройстве, содер- )о жащем соединенные каналом связи регистрирующую наземную и глубинную части, последняя содержит осветитель, состоящий иэ двух светодиодов, подключенных через блоки управления мощнос- 15 тью светодиодов на выходы генераторов с различными частотами модуляции.

Светодиоды снабжены оптической системой и окном для выхода излучения, фотоприемник снабжен соответственной 20 оптической системой и отдельным окном, расположенным рядом с окном светодиодов. Выход фотоприемников включен на вход предусилителя, выход которого подключен на вход полосовых 25 фильтров с различными центральными частотами, выходы фильтров соединены с сигнальными входами синхронных детекторов, другие входы синхронных детекторов подключены к соответствующим выходая генераторов, выходы синхронных детекторов подключены на вход сумматора, выход которого подключен к управлякщеМу входу блоков управления мощностью излучения светодиодов, выходы синхронных детекторов подключены к входам блока вычитания, выход которого вместе с выходом одного из синхронных детекторов .является выходом устройства. При этом оптичес- 4О кий блок светодиодов содержит полупрозрачное зеркало и объектив, а оптический приемный блок содержит зеркало, объектив и линзу поля или конденсор. Регистрирующая наземная часть устройства содержит блок индикации, управления и питания, соединенные кабелем с глубинной частью.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, содержащего глубинную и регистрирукщую части; на фиг. 2— блок-схема подсветки светодиодов; на фиг. 3 — блок-схема оптического приемного блока.

Глубинная часть устройства содержит разделенные окна 1, 2, оптичес— кий блок 3 светодиодов и оптический приемный блок 4, светодиоды 5, 6, подключенные через блоки 7, 8 управления мбщностью светодиодов на выходы генераторов 9, 10 с различными частотами модуляции f и. f2 . Выход фотоприемника l l включен на вход предусилителя 12, выход которого подключен на входы полосовых фильтров 13, 14 с центральными частотами и 12, выходы фильтров соединены с сигнальными входами синхродетекторов 15, 16, другие входы синхродетекторов подключены к выходам генераторов 9, 10, выходы синхродетекторов подключены на вход блока 17 сложения, выход которого годключен к управляющему входу блоков 7, 8 управления мощностью излучения светодиодов, выходы синхродетекторов 15, 16 подключены к входам блока 18 вычитания, выход которого и выходы синхродетекторов 15, 16 являются выходом устройствà. Pегистрирукщая наземная часть включает блок индикации 19, управления 20 и питания 21.

Устройство работает следующим образом.

Источниками подсветки служат светодиоды 5, 6 (фиг. !). 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 jL>>< =0,5 мкм (зеленый диапазон), а светодиод 6 имеетД п=0,7-0,В мкм (ближний инфракрасный ;щапазон). Частоты модуляции светодиодов 1„ и в области 1-6 кГц с учетом частотной характеристики "фотоприемника 11 к1 ц 2=4,5 кГц

Для совмещения диаграмм излучения светодиодов 5 и 6,используют полу прозрачное зеркало 22, а фотоФетрирование 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 1, с целью отсечь диффузионное отражение света от пыли и частиц на окне и с целью отсечь френелевское отражение на окне l от фотоприемника 11. Благодаря выбору различных частот модуляции, используют одно и то же приемное устройство без спектрального разделения

832515 по длинам волн. Диаграмма направленности формируется с помощью окна 2, поворотного зеркала 24 (для уменьшения габаритов устройства), объектива 25 и линзы поля (или конденсатора)

26 и поступает на фотоприемник, в качестве которого используют кремниевый или германиевый фотодиод, чувствитель. ный к выбранной области излучения светодиодов 0,5-0,8 мкм.

Отраженные от стенки скважины потоки излучения с длинами волн ),!и, несущие информацию об отличаницихся

2 по цвету породах, слагакяцих стенку скважины„создают сигналы 0 ((! ) и iS

U< (f ) на фотоприемнике 11, которые через нредусилитель !2 поступают на разделительные полосовые фильтры 13, 14 (ослабление по соседнему каналу не хуже 60 дб, т.е. 1000 раз), и далее. 20 через синхронные детекторы выпрямленные сигналы поступают на блоки сложения 17 и вычитания 18. Суммарный отраженный сигнал используют для управления мощностью светодиодов таким

/образом, чтобы Ц! + U сопэ, что обеспечивает надежность работы и линейность характеристик устройства (меньшее отражение — большая мощность светодиодов, которые управляютея па-, 30 раллельно) .

3s

Разностный сигнал несет основную информацию от отличающихся по цвету породах, слагающих стенку скважины, на основании их альбедных характе ристик. Ввиду. того, что Ц +О сопзС 2 разностный сигнал получается нормированным, так как обратная связь .осуществляет при этом операцию делеЮ ния, .т.е. сигнал равен — "- . Дпя получения служебной информации и работоспособности устройства, либо с целью дополнительной обработки на

ЭВМ в предлагаемом устройстве предус45 мотрены выходы сигналов U и 0 с синхродетекторов.

Основным технико-экономическим

\ показателем предлагаемого скважинного устройства является его повьппенная помехоустойчивость и надежность, а также разрешающая способность и точность дифференции пород, слагающих стенку скважины. . (роме того, предлагаемое устройство пригодно также для работ в обводненных скважинах.

В ранее применяемых устройствах с одним и тем же окном для иэлучатзпьного и отраженного света возникала 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, о т л ц ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения точности, раэрешакщей способности и помехоустойчивости, осветитель выполнен по меньшей мере из двух светоI диодов, глубинная часть содержит блоки управления мощностью светодиодов, генераторы с различными частотами модуляции, оптический блок светодиодов, оптический приемный блок, предусилитель, полосовые фильтры, синхродетекторы, блок вычитания и блок сложения, причем светодиоды подключены через блоки управления мощностью излучения светодиодов на выходы генераторов, выход фотоцриемников включен на вход предусилителя, выход которого подключен на входы полосовых фильтров, выходы полосовых фильтров соединены с сигнальными входами синхродетекторов, другие входы синхродетекторов подключены к выхопам генераторов, выходы синхродетекторов подключены на вход блока сложения, выход которого подключен к управляющему входу блоков управления мощностью излучения светодиодов, а выходы синхродетекторов подключены к входам блока вычитания, выход которого и выходЫ синхродетекторов являются выходами устройства.

2 ° Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью совмещения диаграмм излучения светодиодов, оптический блок светодиодов содержит полупрозрачное зеркало и объектив.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что оптический приемный блок содержит поворотное зеркало, объектив и линзу поля или конденсор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 625178, кл. G OI V 9/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

-541136, кл. G O I Ч 9/00. 1975 (прототип) .

832515

Составитель Е. Городничев

Редактор Н. Пушненкова Техред T.Ìàòo÷êà Корректор Г. Назарова

Заказ 3971/82 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фнп ии ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная, 4