RU2057924C1 - Gyroinclinometer complex - Google Patents
Gyroinclinometer complex Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057924C1 RU2057924C1 RU93016202A RU93016202A RU2057924C1 RU 2057924 C1 RU2057924 C1 RU 2057924C1 RU 93016202 A RU93016202 A RU 93016202A RU 93016202 A RU93016202 A RU 93016202A RU 2057924 C1 RU2057924 C1 RU 2057924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- unit
- sensitive elements
- downhole tool
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам и комплексам для определения пространственного положения оси буровой скважины, в частности к гироскопическим инклинометрам (гироинклинометрам). The invention relates to systems and complexes for determining the spatial position of the axis of a borehole, in particular to gyroscopic inclinometers (gyroinclinometers).
Комплекс инклинометра с приводным каналом связи состоит из наземной аппаратуры и скважинного прибора, связанных каротажным кабелем. В скважинных приборах гироинклинометров могут использоваться гироскопические приборы, определяющие положение плоскости географического меридиана: гирокомпасы [1] и датчики угловой скорости, измеряющие компоненты вектора угловой скорости вращения Земли [2, 3] Упомянутые гироинклинометры обладают тем недостатком, что измерения с их помощью можно производить только при неподвижном скважинном приборе (при периодических остановках последнего при его движении вдоль оси скважины). Данное обстоятельство значительно увеличивает время процесса инклинометрии скважины. The inclinometer complex with a drive communication channel consists of ground equipment and a downhole tool connected by a logging cable. In downhole gyroclinometer instruments, gyroscopic instruments can be used to determine the position of the geographic meridian plane: gyrocompasses [1] and angular velocity sensors measuring the components of the Earth’s angular velocity [2, 3] The gyroclinometers mentioned have the disadvantage that they can only be measured with with a stationary downhole tool (with periodic stops of the latter when it moves along the axis of the well). This circumstance significantly increases the time of the well inclinometry process.
От подобного недостатка свободна схема гироинклинометра, выбранная в качестве прототипа [4] В скважинном приборе этого гироинклинометра имеется трехстепенный гироскоп, внешняя ось которого направлена по продольной оси прибора, а главная ось сохраняет свое положение в пространстве неизменным как при движении, так и при остановках скважинного прибора. Это неизменное относительно плоскости меридиана положение при проведении замеров в скважине используется как опорное. Сигнал датчика угла, связанного с внешней осью гироскопа, поступает на поверхность, где используется в наземной аппаратуре, входящей в состав комплекса, для определения азимута плоскости наклонения. The gyroinclinometer circuit selected as a prototype is free from such a drawback [4] The downhole device of this gyroinclinometer has a three-stage gyroscope, the external axis of which is directed along the longitudinal axis of the device, and the main axis keeps its position in space unchanged both during movement and when the borehole stops device. This position, which is unchanged relative to the meridian plane, is used as a reference when conducting measurements in the well. The signal of the angle sensor associated with the external axis of the gyroscope enters the surface, where it is used in the ground equipment, which is part of the complex, to determine the azimuth of the inclination plane.
Наиболее существенным недостатком этого гироинклинометра является длительность и сложность процесса выставки (ориентации) гироскопа на поверхности Земли относительно опорной системы координат. Сущность выставки заключается в том, что скважинный прибор, подключенный к наземной аппаратуре и работающий в штатном режиме, отклоняется от вертикального положения, т. е. приводится в искусственно созданную плоскость наклонения. При этом с чувствительных элементов скважинного прибора снимается информация, позволяющая рассчитать величину угла между плоскостью наклонения скважинного прибора и вертикальной плоскостью, в которой лежит главная ось гироскопа. Одновременно с этим определяется с помощью магнитной буссоли азимут плоскости наклонения скважинного прибора. Затем производится расчет магнитного азимута главной оси гироскопа. Отметим, что процесс отклонения скважинного прибора с помощью шнура и замер азимута плоскости наклонения с помощью магнитной буссоли, является процессом сравнительно длительным, требующим определенного времени для успокоения колебаний подвешенного скважинного прибора и магнитной стрелки буссоли. Кроме того, большое количество стальных конструкций вблизи места проведения выставки, изменение их расположения во времени, а также вариации магнитного поля Земли дают свои доли погрешности выставки. The most significant drawback of this gyroclinometer is the length and complexity of the process of exhibiting (orienting) the gyro on the Earth’s surface relative to the reference coordinate system. The essence of the exhibition is that the downhole tool connected to ground equipment and operating in the normal mode deviates from the vertical position, i.e., is brought into an artificially created inclination plane. In this case, information is removed from the sensitive elements of the downhole tool, which allows you to calculate the angle between the inclination plane of the downhole tool and the vertical plane in which the main axis of the gyroscope lies. At the same time, the azimuth of the inclination plane of the downhole tool is determined using a magnetic compass. Then, the magnetic azimuth of the main axis of the gyroscope is calculated. Note that the process of deviating the downhole tool using a cord and measuring the azimuth of the inclination plane using a magnetic compass is a relatively long process that requires a certain amount of time to calm the vibrations of the suspended downhole tool and the magnetic arrow of the compass. In addition, a large number of steel structures near the venue of the exhibition, a change in their location in time, as well as variations in the Earth's magnetic field give their share of the error of the exhibition.
Целью изобретения является повышение производительности и точности инклинометрических работ. The aim of the invention is to increase the productivity and accuracy of inclinometric work.
Указанная цель достигается тем, что гироскопический инклинометр дополняется специальной наземной системой выставки, предназначенной для определения азимута главной оси трехстепенного гироскопа, входящего в состав чувствительных элементов скважинного прибора. Знание этого азимута позволяет согласовать информацию, получаемую посредством датчика угла трехстепенного гироскопа, и фактическое значение азимута плоскости наклонения. Наземная система выставки содержит следующие составные части: блок чувствительных элементов, блок вычисления, блок ввода констант, блок анализатора и ключевой элемент. В состав блока чувствительных элементов входят двухкомпонентные гироскопический датчик угловой скорости и акселерометр, по информации которых блок вычисления рассчитывает параметры ориентации блока чувствительных элементов. Конкретизация условий проведения выставки осуществляется блоком ввода констант, который связан с блоком вычислителя. Блок анализатора предназначен для оценки качества информации, поступающей с блока чувствительных элементов и управления ключевым элементом, связывающим блок вычислителя и наземную аппаратуру гироинклинометра. На время проведения выставки на корпус скважинного прибора строго определенным образом присоединяется блок чувствительных элементов, первичная информация с которого передается в блок вычислителя, где определяются зенитный угол и азимут плоскости наклонения блока чувствительных элементов, и соответственно скважинного прибора. Рассчитанные параметры представляются в виде, удобном для дальнейшего использования: либо визуальном для работы с ними оператора, либо в виде электрических сигналов для использования их в наземной аппаратуре гироинклинометра. Чтобы исключить ошибки, вызванные какими-либо случайными перемещениями скважинного прибора во время проведения выставки, блок анализатора, управляя ключевым элементом, препятствует выдаче информации в это время. This goal is achieved by the fact that the gyroscopic inclinometer is supplemented by a special ground-based exhibition system designed to determine the azimuth of the main axis of the three-degree gyroscope, which is part of the sensitive elements of the downhole tool. Knowing this azimuth allows you to reconcile the information obtained through the angle sensor of a three-stage gyroscope and the actual value of the azimuth of the inclination plane. The exhibition ground system contains the following components: a sensor unit, a calculation unit, a constant input unit, an analyzer unit, and a key element. The composition of the block of sensitive elements includes a two-component gyroscopic sensor of angular velocity and an accelerometer, according to which the calculation unit calculates the orientation parameters of the block of sensitive elements. Concretization of the conditions of the exhibition is carried out by a constant input unit, which is associated with the calculator unit. The analyzer block is designed to assess the quality of information coming from the block of sensitive elements and control the key element connecting the calculator block and the ground-based gyroinclinometer equipment. At the time of the exhibition, a block of sensing elements is attached to the body of the downhole tool in a strictly defined way, the primary information from which is transmitted to the calculator block, where the zenith angle and azimuth of the inclination plane of the sensing element block, and, accordingly, the downhole tool, are determined. The calculated parameters are presented in a form convenient for further use: either visually for the operator to work with them, or in the form of electrical signals for use in ground-based gyroclinometer equipment. In order to eliminate errors caused by any random movements of the downhole tool during the exhibition, the analyzer unit, controlling the key element, prevents the information from being output at this time.
На чертеже приведен состав комплекса гироинклинометра. The drawing shows the composition of the gyroinclinometer complex.
Скважинный прибор 1 связан с наземной аппаратурой 2 каротажным кабелем 3. В процессе выставки используется система выставки скважинного прибора 4. В ее состав входят блок чувствительных элементов 5, блок вычислителя 6 и блок анализатора 7. В состав блока чувствительных элементов 5 входят двухкомпонентный гироскопический датчик угловой скорости 8 и двухкомпонентный акселерометр 9, причем их оси чувствительности взаимно параллельны и в процессе выставки перпендикулярны продольной оси скважинного прибора. Выходной сигнал блока анализатора управляет ключевым элементом 10, который разрывает в случаях движения скважинного прибора канал выдачи информации с блока вычислителя в наземную аппаратуру. Для ввода в блок вычислителя информации о конкретных условиях выставки применяется блок ввода констант 11. Блок чувствительных элементов 5 связан с блоками вычисления 6 и анализатора 7 линией связи 12. The
Комплекс работает следующим образом. Перед началом исследования скважины скважинный прибор подвешивается на каротажном кабеле 3. К скважинному прибору с помощью специального узла крепления присоединяется блок чувствительных элементов 5. Упомянутый узел крепления обеспечивает необходимое расположение блока чувствительных элементов относительно продольной оси скважинного прибора. Блок чувствительных элементов с помощью линии связи 12 соединяется с блоком вычислителя 6 и блоком анализатора 7. Двухкомпонентный акселерометр 9 выдает сигналы, пропорциональные проекциям ах, аy вектора ускорения силы тяжести на оси чувствительности акселерометра. По этим сигналам блок вычислителя рассчитывает зенитный β и апсидальный γ углы блока чувствительных элементов
β arctg
γ arctg-
Двухкомпонентный датчик угловой скорости 8 определяет составляющие ωх и ω y угловой скорости вращения Земли Ω3 на те же оси чувствительности. Эти составляющие зависят от широты места исследований Φ, зенитного β и апсидального γ углов, азимута α
ωx=Ω3 (cosΦ·cosα·cosβ·cosγ+sinΦ·sinβ·cosγ-cosΦ·sinα·sinγ)
ωy=-Ω3 (cosΦ·cosα·cosβ·sinγ+sinΦ·sinβ·sinγ+cosΦ·sinα·cosγ)
Необходимые для расчетов величины g, Φ вводятся в блок вычислителя с помощью блока ввода констант 11. По алгоритму, построенному на основе приведенных выражений, блок вычислителя 6 определяет азимут плоскости наклонения скважинного прибора α Полученное значение азимута затем используется для определения азимута главной оси трехстепенного гироскопа. Если скважинный прибор в процессе выставки совершает непредусмотренные движения, то с чувствительных элементов снимаются сигналы, изменяющиеся во времени. Блок анализатора 7 определяет это и управляет ключевым элементом 10, который разрывает канал выдачи информации с блока вычислителя в наземную аппаратуру.The complex works as follows. Before the start of the well study, the downhole tool is suspended on a
β arctg
γ arctg -
The two-component
ω x = Ω 3 (cosΦ · cosα · cosβ · cosγ + sinΦ · sinβ · cosγ-cosΦ · sinα · sinγ)
ω y = -Ω 3 (cosΦ · cosα · cosβ · sinγ + sinΦ · sinβ · sinγ + cosΦ · sinα · cosγ)
The values of g and Φ necessary for the calculations are entered into the calculator block using the
После проведения выставки блок чувствительных элементов отсоединяется от скважинного прибора и последний опускается в скважину для проведения ее замеров обычным порядком. After the exhibition, the block of sensing elements is disconnected from the downhole tool and the latter is lowered into the well to measure it in the usual way.
Вариант технической реализации наземной системы выставки предполагает анализ сигналов чувствительных элементов и блокировку вывода информации с вычислителя (ЭВМ) осуществлять программными методами. Блок ввода констант при этом клавиатура ЭВМ. A variant of the technical implementation of the ground-based exhibition system involves analyzing the signals of sensitive elements and blocking the output of information from a computer (computer) using software methods. The input block constants in this case the computer keyboard.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016202A RU2057924C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Gyroinclinometer complex |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93016202A RU2057924C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Gyroinclinometer complex |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93016202A RU93016202A (en) | 1996-01-27 |
RU2057924C1 true RU2057924C1 (en) | 1996-04-10 |
Family
ID=20139419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93016202A RU2057924C1 (en) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Gyroinclinometer complex |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057924C1 (en) |
-
1993
- 1993-03-29 RU RU93016202A patent/RU2057924C1/en active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
1. Кудревич Б.И. Теория гироскопических приборов. Т.2, - Л.: Судостроение, 1965, с.43-45. * |
2. Уттект Г.У., де-Вард Дж.П. новый гироскоп для геофизических исследований. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1983, N 3, с.14-19. * |
3. Патент Великобритании 2009418, МКИ G 01C 23/00 1980, Исаченко В.Х. * |
4. Инклинометрия скважин. - М.: Недра, 1987, с.78-83. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6145378A (en) | Aided inertial navigation system | |
CA1166843A (en) | Borehole survey apparatus and method | |
US6816788B2 (en) | Inertially-stabilized magnetometer measuring apparatus for use in a borehole rotary environment | |
US4813274A (en) | Method for measurement of azimuth of a borehole while drilling | |
CN100489459C (en) | Strapdown inertial combined measurement controller adapted to whole-optical fiber digital slope level | |
CA1166844A (en) | Borehole survey apparatus utilizing accelerometers and probe joint measurements | |
AU630571B2 (en) | Borehole deviation monitor | |
CA1286773C (en) | Apparatus and method for gravity correction in borehole survey systems | |
US4894923A (en) | Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling | |
US4920655A (en) | High speed well surveying and land navigation | |
US7386942B2 (en) | Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole | |
EP0294811A2 (en) | High speed well surveying and land navigation | |
JPS5830523B2 (en) | Azimuth and inclination scanning device for drilling line and how to use it | |
US4768152A (en) | Oil well bore hole surveying by kinematic navigation | |
AU2012101210C4 (en) | Drill hole orientation apparatus | |
US9976408B2 (en) | Navigation device and method for surveying and directing a borehole under drilling conditions | |
US4245498A (en) | Well surveying instrument sensor | |
RU2100594C1 (en) | Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer | |
RU2057924C1 (en) | Gyroinclinometer complex | |
RU2101487C1 (en) | Gyroscopic inclinometer without gimbal and method of its using | |
RU2269001C1 (en) | Method for well path measuring in azimuth and dual-mode body-mounted gyroscopic inclinometer for above method implementation | |
RU2078204C1 (en) | Gyroinclinometer | |
RU2482270C1 (en) | Method for determining orientation of downhole instrument in borehole | |
RU2206737C1 (en) | Method of measurement of drill-hole path parameters | |
RU2166084C1 (en) | Device for determination of borehole inclination angles |