RU2100594C1 - Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer - Google Patents
Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2100594C1 RU2100594C1 RU96103393A RU96103393A RU2100594C1 RU 2100594 C1 RU2100594 C1 RU 2100594C1 RU 96103393 A RU96103393 A RU 96103393A RU 96103393 A RU96103393 A RU 96103393A RU 2100594 C1 RU2100594 C1 RU 2100594C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- angular velocity
- axes
- angle
- sensitivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к точному приборостроению и может быть использовано, например, для обследования нефтяных, газовых и геофизических обсаженных и необсаженных скважин путем движения скважинного прибора в скважине в непрерывном или точечном режимах. The invention relates to precision instrumentation and can be used, for example, for the inspection of oil, gas and geophysical cased and uncased wells by moving the downhole tool in the well in continuous or spot modes.
Известен способ определения азимута обсаженной скважины в последовательных точках посредством гироскопического инклинометра (авт. св. СССР N 1548423, кл. E 21 B 47/02, Бюл. N 9, 07.03.90), включающий в себя последовательные операции: горизонтирование трехстепенного гироскопа, определение угла между осью инклинометра и вектором кинетического момента трехстепенного гироскопа, т. е. угла азимута, и преобразование этого угла в электрический сигнал посредством индуктивного датчика. A known method for determining the azimuth of a cased hole at successive points using a gyroscopic inclinometer (ed. St. USSR N 1548423, class E 21 B 47/02, Bull.
Известен также способ определения азимута обсаженной скважины в последовательных точках посредством гироскопического инклинометра (патент РФ N 2030574, кл. E 21 B 47/02, Бюл. N 7, 10.03.95), который усовершенствует вышеназванный способ в части определения и компенсации дрейфа трехстепенных гироскопов, на базе которых построены измерители угловых скоростей вокруг трех взаимно перпендикулярных осей. There is also a method of determining the azimuth of a cased hole at successive points using a gyroscopic inclinometer (RF patent N 2030574, CL E 21 B 47/02, Bull. N 7, 03/10/95), which improves the above method in terms of determining and compensating for the drift of three-stage gyroscopes on the basis of which angular velocity meters are built around three mutually perpendicular axes.
Оба способа не позволяют производить обследование скважины при непрерывном движении скважинного прибора, что снижает производительность проведения инклинометрических работ. Both methods do not allow for well inspection during continuous movement of the downhole tool, which reduces the performance of inclinometric work.
Известен также способ непрерывного обследования скважины, взятый за прототип, который позволяет измерять азимут и зенитный угол скважины и который реализован в инклинометре (патент РФ N 2004786, кл. E 21 B 47/02, Бюл. N 45-46, 15.12.93). Указанный способ основан на измерении ускорений относительно двух взаимно перпендикулярных осей, измерении угловых скоростей относительно двух взаимно перпендикулярных осей, совпадающих с осями измерения ускорений, на измерении угла поворота скважинного прибора относительно стабилизированного в плоскости горизонта и в азимуте направления, построенного трехстепенным гироскопом. При этом в режиме начальной выставки используют все пять вышеназванных операций в сочетании с алгоритмами, которые по структуре представляют тригонометрические уравнения, соответствующие сигналам измерения угловых скоростей, и выражение для вычисления кардановой погрешности, в которое входят зенитный и апсидальные углы, определяемые по измерениям ускорений, и угол поворота скважинного прибора вокруг продольной оси относительно стабилизированного направления. В результате работы алгоритма начальной выставки определяется азимут стабилизированного направления (азимут главной оси трехстепенного гироскопа). В режиме измерения параметров ориентации скважины (азимута и зенитного угла) при непрерывном движении скважинного прибора используются операции измерения ускорений, измерения угла поворота скважинного прибора вокруг продольной оси, вычисленное и запомненное в режиме начальной выставки значение азимута главной оси гироскопа, а также алгоритмы формирования азимута и зенитного угла скважины. Так как при этом азимут скважины измеряют в горизонтальной плоскости, а угол поворота скважинного прибора вокруг продольной оси, отклоненной от местной вертикали на зенитный угол, то для компенсации методической погрешности измерения основу алгоритма составляет тригонометрическое выражение для вычисления кардановой погрешности. При формировании азимута скважины (плоскости наклонения) осуществляется алгоритмическая компенсация вертикальной составляющей угловой скорости вращения Земли и систематической составляющей угловой скорости дрейфа гироскопа. There is also a method of continuous inspection of a well, taken as a prototype, which allows you to measure the azimuth and zenith angle of the well and which is implemented in an inclinometer (RF patent N 2004786, class E 21 B 47/02, Bull. N 45-46, 15.12.93) . The specified method is based on measuring accelerations relative to two mutually perpendicular axes, measuring angular velocities relative to two mutually perpendicular axes, coinciding with the axes of measuring accelerations, on measuring the angle of rotation of the downhole tool relatively stabilized in the horizontal plane and in the azimuth of the direction constructed by a three-stage gyroscope. Moreover, in the initial exhibition mode, all five of the above operations are used in combination with algorithms that, in structure, represent trigonometric equations corresponding to angular velocity measurement signals, and an expression for calculating the cardan error, which includes anti-aircraft and apsidal angles determined from acceleration measurements, and the angle of rotation of the downhole tool around the longitudinal axis relative to the stabilized direction. As a result of the operation of the initial exhibition algorithm, the azimuth of the stabilized direction is determined (azimuth of the main axis of the three-degree gyroscope). In the mode of measuring the orientation parameters of the well (azimuth and zenith angle) during continuous movement of the downhole tool, operations of measuring accelerations, measuring the angle of rotation of the downhole tool around the longitudinal axis, the azimuth value of the main axis of the gyroscope calculated and stored in the initial exhibition mode, as well as the azimuth and zenith angle of the well. Since in this case the azimuth of the well is measured in the horizontal plane, and the angle of rotation of the downhole tool around the longitudinal axis deviated from the local vertical by the zenith angle, the trigonometric expression for calculating the cardan error is the basis of the algorithm to compensate for the methodological measurement error. In the formation of the well azimuth (inclination plane), algorithmic compensation of the vertical component of the angular velocity of the Earth’s rotation and the systematic component of the angular velocity of the gyro drift is carried out.
Однако, в способе прототипа, также как и в способах аналогов, измерение ускорений осуществляется измерителями ускорений, жестко закрепленными на корпусе скважинного прибора, что порождает дополнительные погрешности в режиме непрерывного измерения, так как измерители ускорений участвуют во вращении скважинного прибора вокруг продольной оси. However, in the prototype method, as well as in analog methods, the acceleration measurement is carried out by acceleration meters rigidly mounted on the body of the downhole tool, which gives rise to additional errors in the continuous measurement mode, since the acceleration meters are involved in the rotation of the downhole tool around the longitudinal axis.
Известны гироскопические инклинометры (Уттект Г.У. де-Вард ДЖ.П. Новый гироскоп для геофизических исследований. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1983, N 3, с. 14-19; патент РФ N 2030574, кл. E 21 B 47/02, Бюл. N 7, 10.03.95), построенные на базе блоков акселерометров (измерителей ускорений) и датчиков угловых скоростей (измерителей угловых скоростей) на основе трехстепенных гироскопов, например, динамически настраиваемых гироскопов, которые жестко закреплены на корпусе скважинного прибора. При этом датчики угловых скоростей в гироинклинометре (патент РФ N 2030574) в процессе формирования измерительной информации устанавливают последовательно каждый датчик в два положения, отличающиеся друг от друга разворотом на 180o относительно оси, перпендикулярной к осям измерения угловых скоростей.Known gyroscopic inclinometers (Uttect G.U. de Ward J.P. New gyroscope for geophysical research. Oil, gas and petrochemicals abroad, 1983,
Наряду с блоком измерителей ускорений и угловых скоростей, гироинклинометр содержит наземный вычислитель, который каротажным кабелем связан с измерителем ускорений и угловых скоростей. Указанные инклинометры имеют следующие недостатки: инклинометр работает только в точечном режиме, что увеличивает время обследования скважин и приводит к снижению производительности инклинометрических работ. Along with the block of acceleration and angular velocity meters, the gyroinclinometer contains a ground computer, which is connected by a wireline cable to the acceleration and angular velocity meter. The indicated inclinometers have the following disadvantages: the inclinometer works only in spot mode, which increases the time for examining the wells and leads to a decrease in the productivity of inclinometric work.
Известен также инклинометр гироскопического типа (патент РФ N 2004786, кл. E 21 B 47/02, Бюл. N 45-46, 15.12.93), содержащий наземный вычислитель и связанный с ним каротажным кабелем скважинный прибор, содержащий жестко закрепленные на корпусе измеритель ускорений по двум взаимно перпендикулярным осям, и измеритель угловой скорости по двум взаимно перпендикулярным осям, например, на основе динамически настраиваемого гироскопа, оси чувствительности которых параллельны и перпендикулярны к продольной оси скважинного прибора, трехстепенной гироскоп с датчиком угла по внешней оси, направленной по продольной оси скважинного прибора, и контуром коррекции для горизонтирования главной оси гироскопа в режиме выставки. Выходы двухкомпонентных измерителей ускорений и угловых скоростей, выход датчика углов трехстепенного гироскопа соединены каротажным кабелем с наземным вычислителем, снабженным блоком компенсации видимого ухода гироскопа и систематической составляющей его дрейфа, а также задатчиком режимов работы выставка движения. A gyroscopic type inclinometer is also known (RF patent N 2004786, class E 21 B 47/02, Bull. N 45-46, 15.12.93) containing a ground-based computer and a downhole tool connected to it by a wireline cable, comprising a meter fixed to the body accelerations along two mutually perpendicular axes, and an angular velocity meter along two mutually perpendicular axes, for example, based on a dynamically tuned gyroscope, the sensitivity axes of which are parallel and perpendicular to the longitudinal axis of the downhole tool, a three-degree gyroscope with a sensor com angle along the outer axis directed along the longitudinal axis of the downhole tool and the correction circuit for leveling the main axis of the gyroscope in exhibition mode. The outputs of two-component acceleration and angular velocity meters, the output of the three-stage gyroscope angle sensor are connected by a wireline cable to a ground computer equipped with a compensation unit for the visible gyro drift and its drift systematic component, as well as a motion exhibition setting mode dial.
Особенность работы инклинометра прототипа состоит в следующем. В режиме выставки ось ротора системы горизонтирования приводится в горизонтальное положение. По сигналам измерителей ускорений, угловых скоростей и датчика угла трехстепенного гироскопа аналитически вычисляется азимут его главной оси и запоминается в наземном вычислителе. The feature of the inclinometer of the prototype is as follows. In the exhibition mode, the rotor axis of the leveling system is brought into a horizontal position. Using the signals of acceleration meters, angular velocities and an angle sensor of a three-stage gyroscope, the azimuth of its main axis is analytically calculated and stored in a ground computer.
В режиме движения отключается горизонтальная коррекция трехстепенного гироскопа и по сигналам его датчика угла и измерителей ускорений аналитически формируются азимут и зенитный угол скважины. In motion mode, the horizontal correction of the three-stage gyroscope is turned off and the azimuth and zenith angle of the well are analytically formed by the signals of its angle sensor and acceleration meters.
Данный инклинометр имеет ряд недостатков. Так как измерители ускорений жестко закреплены на корпусе скважинного прибора, то в режиме непрерывного движения скважинного прибора в скважине возникают дополнительные погрешности, обусловленные его вращением вокруг продольной оси. Кроме того, при автоматической компенсации угловой скорости дрейфа трехстепенного гироскопа не учитывается, что при изменении зенитного угла будет изменяться угол между осью ротора и осью наружной рамы гироскопа, влияющий на величину угловой скорости дрейфа, что не отражено в алгоритмах. В описании изобретения также не указываются аппаратные средства преобразования и передачи информации с измерителей ускорения угловых скоростей и датчика угла трехстепенного гироскопа в наземный вычислитель, которые также влияют на точность определения азимута и зенитного угла. This inclinometer has several disadvantages. Since acceleration meters are rigidly fixed to the body of the downhole tool, in the continuous movement of the downhole tool in the well, additional errors arise due to its rotation around the longitudinal axis. In addition, with automatic compensation of the angular drift velocity of a three-stage gyroscope, it is not taken into account that when the zenith angle changes, the angle between the rotor axis and the axis of the gyroscope outer frame will change, affecting the magnitude of the angular drift velocity, which is not reflected in the algorithms. The description of the invention also does not indicate the hardware for converting and transmitting information from angular velocity acceleration meters and an angle sensor of a three-stage gyroscope to a ground computer, which also affect the accuracy of determining the azimuth and zenith angle.
Задача изобретения повышение точности определения азимута и зенитного угла скважины при непрерывном движении скважинного прибора в скважине. The objective of the invention is to increase the accuracy of determining the azimuth and zenith angle of the well during continuous movement of the downhole tool in the well.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения азимута и зенитного угла скважины посредством гироскопического инклинометра, включающем измерение ускорения силы тяжести по двум взаимно перпендикулярным осям, измерение угловой скорости относительно одной из вышеназванных осей посредством трехстепенного гироскопа, определение начальной ориентации осей чувствительности измерителей ускорений в азимуте, вычисление азимута и зенитного угла скважины, оси чувствительности измерителей ускорений и угловой скорости стабилизируют относительно оси, совпадающей с продольной осью скважинного прибора, а на каждом шаге работы вычислителя при движении скважинного прибора в скважине определяют азимут и зенитный угол скважины, например, по формулам
где i+1 текущий шаг работы вычислителя:
b
Bi+1 = ΔBi+1•Bi,
где Bi, Bi+1 матрицы ориентации на предыдущем и текущем шагах работы вычислителя;
приращение матрицы ориентации, элементы которой определяют в зависимости от углов ориентации θx, θy, θz по формулам
где ω
Ω
элементы матрицы ориентации, формируемые по результатам измерения проекций a
τ период дискретизации работы вычислителя, причем, начальное значение матрицы ориентации равно
где αхв азимутальный угол осей чувствительности измерителей ускорения в момент окончания выставки,
для определения которого в режиме выставки вращают оси чувствительности измерителей ускорений и угловой скорости вокруг оси стабилизации с постоянной скоростью на заданный угол, измеряют в последовательных положениях угол поворота осей чувствительности измерителей ускорений и угловой скорости относительно корпуса, горизонтальную составляющую угловой скорости вращения Земли Ωзг совместно с угловой скоростью дрейфа гироскопа относительно оси, являющейся осью чувствительности измерителя угловой скорости, по результатам измерений вычисляют среднюю угловую скорость вращения ωв осей чувствительности измерителей ускорений и угловой скорости, систематическую составляющую угловой скорости дрейфа гироскопа ω
ωэj = ω
где Φx/ фазовый сдвиг;
j номер измерения,
и для оценки фазового сдвига вычисляют функцию невязки, представляющую сумму квадратов разности эталонной ωэj и измеренной ωj угловых скоростей на всем наборе измерений, которую минимизируют по фазовому сдвигу, а азимутальный угол αхв оси чувствительности измерителя угловой скорости на момент окончания выставки определяют по формуле
αхв = ψв- ψ1+ αx1,
где ψ1, ψв углы поворота осей чувствительности измерителей ускорений (измерителя угловой скорости) относительно корпуса скважинного прибора вокруг оси стабилизации в моменты начала и окончания выставки;
αx1 азимут осей чувствительности измерителей ускорения (измерителя угловой скорости) в момент начала выставки соответствует такому значению фазового сдвига Φx, который минимизирует функцию невязки.The problem is solved in that in the method for determining the azimuth and zenith angle of the well by means of a gyroscopic inclinometer, which includes measuring the acceleration of gravity along two mutually perpendicular axes, measuring the angular velocity relative to one of the above axes using a three-degree gyroscope, determining the initial orientation of the sensitivity axes of accelerometers in azimuth , calculation of azimuth and zenith angle of the well, sensitivity axis of accelerometers and angular velocity stabilization by about an axis coinciding with the longitudinal axis of the downhole tool, and at each step of the calculator operation when moving the downhole tool in the wellbore is determined azimuth and zenith angle of the borehole, for example, by the formulas
where i + 1 is the current step of the calculator:
b
B i + 1 = ΔB i + 1 • B i ,
where B i , B i + 1 orientation matrixes at the previous and current steps of the calculator;
the increment of the orientation matrix, the elements of which are determined depending on the orientation angles θ x , θ y , θ z according to the formulas
where ω
Ω
elements of the orientation matrix formed by measuring projections a
τ is the sampling period of the work of the calculator, and, the initial value of the orientation matrix is
where α xv is the azimuthal angle of the axes of sensitivity of the acceleration meters at the end of the exhibition,
to determine which, in the exhibition mode, rotate the sensitivity axes of the acceleration and angular velocity meters around the stabilization axis with a constant speed by a given angle, measure in successive positions the angle of rotation of the sensitivity axes of the acceleration and angular velocity meters relative to the body, the horizontal component of the angular velocity of the Earth’s rotation Ω zg together with the angular velocity of the gyro drift relative to the axis, which is the sensitivity axis of the angular velocity meter, according to the measurement results ychislyayut average rotation angular velocity ω in sensitivity axes accelerometer and yaw rate, the systematic component of the angular velocity ω gyro drift
ω ej = ω
where Φ x / phase shift;
j measurement number
and to estimate the phase shift, a residual function is calculated that represents the sum of the squares of the difference of the reference ω ej and the measured ω j angular velocities over the entire set of measurements, which is minimized by the phase shift, and the azimuthal angle α x in the sensitivity axis of the angular velocity meter at the time the exhibition ends is determined by the formula
α xb = ψ in - ψ 1 + α x1 ,
where ψ 1 , ψ in the rotation angles of the sensitivity axes of the acceleration meters (angular velocity meter) relative to the body of the downhole tool around the stabilization axis at the moments of the beginning and end of the exhibition;
α x1 the azimuth of the sensitivity axes of the acceleration meters (angular velocity meter) at the beginning of the exhibition corresponds to a phase shift value Φ x that minimizes the residual function.
В соответствии со способом был разработан гироскопический инклинометр, в котором стабилизацию осей чувствительности измерителей ускорений и измерителя угловой скорости осуществляет одноосный индикаторный гиростабилизатор. Таким образом, в устройстве поставленная задача решается тем, что гироскопический инклинометр, состоящий из скважинного прибора, снабженного измерителем ускорений по двум взаимно перпендикулярным осям, которые перпендикулярны продольной оси скважинного прибора, и измерителем угловой скорости относительно одной из двух указанных осей в виде трехстепенного гироскопа, по осям подвеса которого установлены датчики углов и датчики моментов, причем первый датчик углов, закрепленный на оси подвеса, являющейся осью чувствительности измерителя угловой скорости, подключен через усилитель контура измерителя угловой скорости к второму датчику моментов по перпендикулярной к датчику угла оси, наземного вычислителя, снабженного блоком компенсации видимого ухода гироскопа и систематической составляющей его дрейфа, и связанного каротажным кабелем со скважинным прибором, отличающийся тем, что скважинный прибор содержит одноосный гиростабилизатор, на платформе которого жестко установлены измеритель ускорений с осями чувствительности, ориентированными перпендикулярно оси стабилизации гиростабилизатора, и трехстепенной гироскоп, второй датчик угла которого через усилитель стабилизации соединен с двигателем отработки, кинематически связанным с осью стабилизации, на которой закреплен выходной датчик угла, выполненный, например, в виде синусно-косинусного трансформатора, и блок цифровой обработки, к соответствующим входам которого подключены выходы датчика угла гиростабилизатора, выходы измерителя ускорений и выход измерителя угловой скорости, причем первый выход блока цифровой обработки соединен с управляющим входом задатчика эталонного тока, сигнальный выход которого подключен к первому датчику момента гироскопа, расположенному на оси, перпендикулярной оси стабилизации, а каротажный кабель двумя своими входами соединен с вторым и третьим выходами блока цифровой обработки, который, например, содержит однокристальную микроЭВМ, приемо-передатчик, три двухканальных преобразователя напряжение-частота и три двухканальных реверсивных счетчика, причем порты Р0 и Р2 однокристальной микроЭВМ, запрограммированные на ввод, соединены своими входами с соответствующими выходами младшего и старшего байтов шины данных реверсивных счетчиков, порт Р1, запрограммированный на вывод, разрядами с Р1.0 по Р1.5 подключен соответственно к входам разрешения выборки и разрешения чтения соответствующих реверсивных счетчиков, разряд Р1.6 подключен к входам опроса всех реверсивных счетчиков, а разряд Р1.7 соединен с входами синхронизации всех преобразователей напряжение-частота и реверсивных счетчиков, разряд порта Р3.0, запрограммированный на выдачу команды управления, соединен с первым выходом блока цифровой обработки, входы преобразователей напряжение-частота являются соответственно входами блока цифровой обработки, а вход/выход последовательного ввода/вывода однокристальной микроЭВМ через приемо-передатчик соединен с каротажным кабелем и является входом/выходом скважинного прибора. In accordance with the method, a gyroscopic inclinometer was developed in which the uniaxial indicator gyrostabilizer performs stabilization of the sensitivity axes of acceleration meters and angular velocity meters. Thus, the task is solved in the device by the fact that a gyroscopic inclinometer, consisting of a downhole tool, equipped with an acceleration meter along two mutually perpendicular axes that are perpendicular to the longitudinal axis of the downhole tool, and an angular velocity meter relative to one of the two indicated axes in the form of a three-stage gyro along the axes of the suspension of which angular sensors and moment sensors are installed, the first angle sensor mounted on the axis of the suspension, which is the sensitivity axis, measure For angular velocity, it is connected through an amplifier of the contour of the angular velocity meter to the second moment sensor along the axis perpendicular to the angle sensor, a ground computer equipped with a compensation unit for the visible departure of the gyroscope and its drift systematic component, and connected by a wireline cable to the downhole tool, characterized in that the downhole the device contains a uniaxial gyrostabilizer, on the platform of which an accelerometer is rigidly mounted with sensitivity axes oriented perpendicular to the stub axis a gyro stabilizer, and a three-stage gyroscope, the second angle sensor of which is connected through a stabilization amplifier to a mining engine kinematically connected to the stabilization axis, on which the output angle sensor is mounted, made, for example, in the form of a sine-cosine transformer, and a digital processing unit, to the corresponding the inputs of which are connected the outputs of the gyro stabilizer angle sensor, the outputs of the acceleration meter and the output of the angular velocity meter, the first output of the digital processing unit being connected to the control the input input of the reference current master, the signal output of which is connected to the first gyroscope moment sensor located on an axis perpendicular to the stabilization axis, and the wireline cable is connected by its two inputs to the second and third outputs of the digital processing unit, which, for example, contains a single-chip microcomputer receiving a transmitter, three two-channel voltage-frequency converters and three two-channel reversible counters, and the ports P0 and P2 of a single-chip microcomputer programmed for input are connected by their input with the corresponding outputs of the least significant and most significant bytes of the data bus of the reverse counters, port P1 programmed for output, with bits P1.0 through P1.5, is connected respectively to the inputs of the selection enable and read permission of the corresponding reverse counters, bit P1.6 is connected to the polling inputs all reversible counters, and the discharge P1.7 is connected to the synchronization inputs of all voltage-frequency converters and reversible counters, the discharge of port P3.0, programmed to issue a control command, is connected to the first output of the unit As for digital processing, the inputs of the voltage-frequency converters are respectively the inputs of the digital processing unit, and the input / output of the serial input / output of a single-chip microcomputer through a transceiver is connected to the wireline cable and is the input / output of the downhole tool.
Для сигнализации о температурном режиме в скважинном приборе установлен датчик температуры, который подключен к одному из входов блока цифровой обработки. To signal the temperature regime in the downhole tool, a temperature sensor is installed, which is connected to one of the inputs of the digital processing unit.
На фиг. 1 представлена обобщенная кинематическая схема гироскопического инклинометра и взаимное положение систем координат в произвольной точке скважины; на фиг.2 кинематическая схема гиростабилизатора и блок-схема связи скважинного прибора с наземным вычислителем; на фиг.3 схема положения осей чувствительности измерителя угловой скорости в азимуте при вращении ее вокруг оси стабилизации; на фиг.4 электрическая схема блока цифровой обработки. In FIG. 1 shows a generalized kinematic diagram of a gyroscopic inclinometer and the relative position of coordinate systems at an arbitrary point in the well; figure 2 kinematic diagram of the gyrostabilizer and a block diagram of the communication of the downhole tool with a ground computer; figure 3 diagram of the position of the axes of sensitivity of the angular velocity meter in azimuth while rotating it around the axis of stabilization; figure 4 is an electrical diagram of a digital processing unit.
На чертежах введены следующие обозначения:
1 скважинный прибор (СП);
2 каротажный кабель, который осуществляет спуск и подъем СП, подвод электрического питания, например, прием/передачу информации по двухпроводной линии связи последовательным кодом;
3 наземный вычислитель, например, РС-486 типа Note Book;
4 устройство подъема-спуска СП, например, электрическая лебедка с коллектором;
5 одноосный индикаторный гиростабилизатор (ГС);
6 блок цифровой обработки (БЦО);
7 вторичные источники питания (ВИП), преобразующие наземное силовое напряжение питания в набор напряжений для обеспечения работы СП (на фиг.2 для простоты не показаны);
8 датчик температуры;
9 платформа ГС, ось подвеса OYп которой совпадает с продольной осью OYс СП;
10 датчик угла поворота платформы ГС, например, одноканальный синусно-косинусный трансформатор типа СКТ-3250;
10.1 ротор датчика угла ГС;
10.2 статор датчика угла ГС;
11 двигатель отработки, например, датчик моментов типа ДМ-5 (двигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов);
12 измеритель угловой скорости на базе трехстепенного гироскопа, например, типа Д-7-ОЗМ;
13, 14 измерители ускорений, например, малогабаритные типа АТ-1105;
15 усилитель канала измерения угловой скорости;
16 усилитель стабилизации;
17 задатчик эталонного тока;
18 ротор трехстепенного гироскопа;
19 внутренняя рамка (ВР) трехстепенного гироскопа;
20 наружная рамка (НР) трехстепенного гироскопа;
21, 22 датчики угла и момента относительно оси подвеса ВР;
23, 24 датчики угла и момента относительно оси подвеса НР;
25 нулевая риска ротора 10.1 определяет направление оси OXп - оси чувствительности измерителя угловой скорости;
26- нулевая риска статора 10.2 определяет направление OXс СП;
27 однокристальная микроЭВМ, например, типа КР1816 ВЕ51, она имеет встроенное программируемое ПЗУ емкостью 4096 байт, встроенное ОЗУ емкостью 128 байт, 4 восьмиразрядных двунаправленных порта (Р0, Р1, Р2, Р3), быстродействующий программируемый последовательный порт, работающий в мультиплексном режиме;
28 приемо-передатчик, его можно реализовать на оптронах, причем питание линии связи является питанием ВИП;
29, 30, 31 преобразователи напряжение-частота (ПНЧ), двухканальные реализованы в микросборочном исполнении в корпусе 159 по стандартной схеме (документация N ИСМЯ 431.321.001);
32, 33, 34 реверсивные счетчики реализованы на БИС К1806 ХМ1-242, содержат два автономных канала со схемами управления и синхронизации, а также выходные буферные регистры.The following notation is introduced in the drawings:
1 downhole tool (SP);
2 logging cable, which carries out the descent and rise of the joint venture, the supply of electrical power, for example, the reception / transmission of information via a two-wire communication line with a serial code;
3 ground computer, for example, RS-486 type Note Book;
4 device for lifting and lowering the joint venture, for example, an electric winch with a collector;
5 uniaxial indicator gyrostabilizer (GS);
6 digital processing unit (BTsO);
7 secondary power sources (VIP), converting the ground power supply voltage into a set of voltages to ensure the operation of the joint venture (not shown in FIG. 2 for simplicity);
8 temperature sensor;
9 platform GS, the suspension axis OY n which coincides with the longitudinal axis OY with SP;
10 angle sensor of the platform platform, for example, a single-channel sine-cosine transformer type SKT-3250;
10.1 rotor of the angle sensor;
10.2 stator of the angle sensor;
11 a mining engine, for example, a torque sensor of the DM-5 type (direct current motor with excitation from permanent magnets);
12 angular velocity meter based on a three-stage gyroscope, for example, type D-7-OZM;
13, 14 acceleration meters, for example, small-sized type AT-1105;
15 amplifier channel measuring angular velocity;
16 stabilization amplifier;
17 reference current setter;
18 rotor of a three-stage gyroscope;
19 inner frame (BP) of a three-stage gyroscope;
20 outer frame (HP) of a three-stage gyroscope;
21, 22 angle and moment sensors relative to the suspension axis of BP;
23, 24 angle and moment sensors relative to the suspension axis of the HP;
25 zero risk of the rotor 10.1 determines the direction of the axis OX p - the sensitivity axis of the angular velocity meter;
26- zero risk stator 10.2 determines the direction of OX with SP;
27 single-chip microcomputer, for example, type КР1816 BE51, it has an integrated programmable ROM with a capacity of 4096 bytes, an internal RAM with a capacity of 128 bytes, 4 eight-bit bi-directional ports (P0, P1, P2, P3), a high-speed programmable serial port operating in multiplex mode;
28 transceiver, it can be implemented on optocouplers, moreover, the power of the communication line is the power of the VIP;
29, 30, 31 voltage-frequency converters (VFDs), two-channel are implemented in microassembly in housing 159 according to the standard scheme (documentation N ISMYA 431.321.001);
32, 33, 34 reversible counters are implemented on the LSI K1806 XM1-242, contain two autonomous channels with control and synchronization circuits, as well as output buffer registers.
Системы координат, принятые на фиг.1-3, имеют следующие обозначения:
OXдYдZд земная географическая система координат, причем ось OXд ориентирована на север (N), ось OYд ориентирована по местной вертикали, ось OZд дополняет систему координат до правой;
OXсYсZс система координат, связанная с корпусом СП, причем ось OYс направлена по продольной оси СП, ось OXс ориентирована вдоль нулевой риски статора датчика угла 10, ось OZс дополняет систему координат до правой;
OXпYпZп система координат, связанная с платформой ГС (стабилизированные оси), причем ось OYп ось стабилизации (ось подвеса платформы ГС); OXп, OZп стабилизированные оси, которые параллельны соответственно осям чувствительности измерителей ускорений и ориентированы так, чтобы система координат была правой;
Oxа, OZа оси чувствительности измерителей ускорений 13 и 14 соответственно;
OXг ось подвеса внутренней рамки 19 гироскопа 12, которая является также осью чувствительности измерителя угловой скорости (можно считать совпадающей с OXп);
OYг ось подвеса наружной рамки 20 гироскопа 12, которая параллельна оси стабилизации OYп ГС.The coordinate system adopted in figure 1-3, have the following notation:
OX d Y d Z d terrestrial geographical coordinate system, with the axis OX d oriented to the north (N), the axis OY d oriented in the local vertical axis OZ d complements the coordinate system to the right;
OX with Y to Z to the coordinate system associated with JV housing, the OY axis is directed along a longitudinal axis JV OX axis oriented along the zero stator risks
OX n n Y n Z coordinate system associated with the construction platform (stabilized axis), wherein the axis OY n stabilization axis (HS platform suspension axis); OX p , OZ p stabilized axes that are parallel to the sensitivity axes of the acceleration meters and oriented so that the coordinate system is right;
Ox a , OZ a the sensitivity axes of
OX g is the suspension axis of the
OY g the axis of the suspension of the
Для пояснения существа изобретения, особенностей операций способа и работы гироскопического инклинометра на фиг.1-3 приняты следующие обозначения:
ψ угол поворота оси чувствительности измерителя угловой скорости относительно корпуса СП (угол поворота платформы ГС относительно оси стабилизации) при этом соответственно:
j1 угол поворота в момент начала выставки;
ψj угол поворота, соответствующий j-му измерению, причем j=1-n;
ψг угол поворота соответствующий n-му измерению;
ψв угол поворота в момент окончания выставки;
αx азимутальный угол (азимут) оси чувствительности измерителя угловой скорости (оси платформы OXп ГС, осей чувствительности измерителей ускорений) при этом:
αx1 азимутальный угол в момент начала выставки;
αхв азимутальный угол в момент окончания выставки;
α азимут скважины (угол между проекций орта-Jуп на OXдZд и OXд);
q зенитный угол скважины;
Wзв= ΩзsinΦ вертикальная составляющая угловой скорости вращения Земли;
Ωзг= ΩзcosΦ горизонтальная составляющая угловой скорости вращения Земли;
Ωз угловая скорость вращения Земли;
Φc широта нахождения скважины;
ωдр систематическая составляющая дрейфа трехстепенного гироскопа относительно оси подвеса внутренней рамки, совпадающей с осью чувствительности измерителя угловой скорости;
ω
ψ is the angle of rotation of the sensitivity axis of the angular velocity meter relative to the joint venture body (angle of rotation of the horizontal platform relative to the stabilization axis), respectively:
j 1 angle of rotation at the start of the exhibition;
ψ j is the rotation angle corresponding to the jth measurement, and j = 1-n;
ψ g rotation angle corresponding to the nth dimension;
ψ to the angle of rotation at the time of the end of the exhibition;
α x azimuthal angle (azimuth) of the axis of sensitivity of the angular velocity meter (axis of the platform OX p GS, sensitivity axes of acceleration meters) in this case:
α x1 azimuthal angle at the start of the exhibition;
α xv azimuthal angle at the end of the exhibition;
α well azimuth (the angle between the projections of the orth-J unitary enterprise on OX d Z d and OX d );
q zenith angle of the well;
W sv = Ω s sinΦ is the vertical component of the angular velocity of the Earth's rotation;
Ω zg = Ω z cosΦ is the horizontal component of the angular velocity of the Earth's rotation;
Ω z the angular velocity of rotation of the Earth;
Φ c the breadth of the location of the well;
ω dr the systematic component of the drift of a three-stage gyroscope relative to the suspension axis of the inner frame, which coincides with the sensitivity axis of the angular velocity meter;
ω
Существо способа определения азимута и зенитного угла скважины в соответствии с изобретением состоит в следующем. Сначала СП 1 опускают посредством лебедки 4 в устье скважины на один-два метра и достаточной точностью удерживают в вертикальном положении, при этом оси чувствительности измерителей ускорений OXа и OZа находятся в горизонтальной плоскости. Для дальнейшего пояснения способа рассмотрим последовательно два режима: начальную выставку и определение азимута и зенитного угла при движении СП в скважине.The essence of the method for determining the azimuth and zenith angle of the well in accordance with the invention is as follows. First,
1. Начальная выставка. 1. Initial exhibition.
В этом режиме определяют начальное положение осей OXа, OZа и OXг в азимуте.In this mode, the initial position of the axes OX a , OZ a and OX g in azimuth is determined.
Так как оси OXа и OXг параллельны, а ось OZа им перпендикулярна, то достаточно провести все рассуждения относительно одной оси, например, оси OXг, которую можно считать параллельной оси OXп. Алгоритм начальной выставки основан на измерении горизонтальной составляющей угловой скорости вращения Земли в проекции на вращающуюся с постоянной угловой скоростью ось чувствительности измерителя угловой скорости. Рассмотрим основные операции режима начальной выставки.Since the axes OX a and OX g are parallel, and the axis OZ a is perpendicular to them, it suffices to carry out all the arguments about one axis, for example, the axis OX g , which can be considered parallel to the axis OX p . The algorithm of the initial exhibition is based on measuring the horizontal component of the angular velocity of the Earth's rotation in projection onto the axis of sensitivity of the angular velocity meter, rotating with a constant angular velocity. Consider the basic operations of the initial exhibition mode.
1.1. Вращают с постоянной скоростью ωв оси чувствительности OXа, OYа и OXп, при этом измеряют и записывают в последовательных положения угол поворота оси OXг(OXп) ψj и проекцию Ωзг на ось OXп, которую обозначим ωj, (j=1-n).1.1. Rotate at a constant speed ω in the sensitivity axis OX a , OY a and OX p , while measuring and recording in successive positions the angle of rotation of the axis OX g (OX p ) ψ j and the projection Ω zg on the axis OX p , which we denote ω j , (j = 1-n).
1.2. Вычисляют угловую скорость вращения ωв (фиг.3)
где ψ1, ψn начальное и конечное значения угла ψj (например, ψn- ψ1 360o);
Δt время поворота на заданный угол.1.2. Calculate the angular velocity of rotation ω in (figure 3)
where ψ 1 , ψ n are the initial and final values of the angle ψ j (for example, ψ n - ψ 1 360 o );
Δt rotation time at a given angle.
1.3. Вычисляют среднее значение измеренной в n точках угловой скорости ωj которое соответствует систематической составляющей угловой скорости дрейфа
1.4. Формируют эталонную модель измеряемой угловой скорости, которая отражает физическую сторону измеряемой угловой скорости
где ωв, ω
Φx фазовый сдвиг.1.3. The average value of the angular velocity ω j measured at n points is calculated, which corresponds to the systematic component of the angular drift velocity
1.4. Form a reference model of the measured angular velocity, which reflects the physical side of the measured angular velocity
where ω in , ω
Φ x phase shift.
Дальнейший алгоритм начальной выставки состоит в получении наилучшей оценки угла Φx, который соответствует азимутальному положению оси OXп в момент начала выставки, т.е. углу αx1.A further algorithm of the initial exhibition is to obtain the best estimate of the angle Φ x , which corresponds to the azimuthal position of the axis OX p at the time the exhibition starts, i.e. angle α x1 .
1.5. Формируют наилучшую оценку фазовому углу Φx методом наименьших квадратов, при этом:
вычисляют разность угловых скоростей ωэj- ωj;
вычисляют оценку в виде суммы квадратов , которая является функцией невязки;
вычисляют значение функции невязки при изменении фазового сдвига от 0 до 360o с заданным шагом, который должен быть меньше погрешности измерения азимутального угла;
выбирают наименьшую величину оценки, а значение Φx, соответствующее минимуму оценки, принимают за значение азимута оси чувствительности измерителя угловой скорости в момент начала выставки, который обозначают αx1.1.5. The best estimate is obtained for the phase angle Φ x by the least squares method, while:
calculate the difference in angular velocities ω ej - ω j ;
calculate the estimate as the sum of squares , which is a residual function;
calculate the value of the residual function when changing the phase shift from 0 to 360 o with a given step, which should be less than the measurement error of the azimuthal angle;
the smallest value of the estimate is chosen, and the value Φ x corresponding to the minimum of the estimate is taken as the azimuth of the sensitivity axis of the angular velocity meter at the beginning of the exhibition, which is denoted by α x1 .
1.6. Формируют азимутальный начальный угол оси чувствительности измерителя угловой скорости на момент окончания выставки (фиг.3)
αхв = ψв- ψ1 + αx1. (4)
Полученное значение αхв запоминают и используют в дальнейшем для формирования начальной матрицы ориентации.1.6. Form the azimuthal initial angle of the axis of sensitivity of the angular velocity meter at the end of the exhibition (figure 3)
α xb = ψ in - ψ 1 + α x1 . (4)
The obtained value of α xb is stored and used in the future to form the initial orientation matrix.
2. Определением азимута и зенитного угла скважины (режим работы)
По времени этот режим начинается в момент начала спуска СП в скважину и продолжается все время обследования скважины.2. Determination of azimuth and zenith angle of the well (operating mode)
In time, this mode begins at the moment of the start of the SP launch into the well and continues all the time the well is examined.
При этом в качестве исходной информации для определения азимута и зенитного угла используется азимутальный угол αхв в момент окончания выставки и ускорения аxa и аza в проекции на гиростабилизированные оси OXа и OZа (или одно и то же, что в проекции на оси OXп и OZп). Алгоритм обработки этих сигналов базируется на применении только цифрового вычислителя и представляет модифицированный алгоритм определения параметров ориентации в классической схеме бесплатформенной инерциальной навигационной системы, когда три измерителя ускорений и три измерителя угловой скорости жестко закреплены на корпусе подвижного объекта. Формирование алгоритма ориентации, когда измеряются две проекции ускорения относительно стабилизированных осей и известно их начальное положение, составляет основную новизну предлагаемого способа, которую можно представить в виде последовательности следующих действий и операций (фиг.1 и 3).In this case, the azimuth angle α xv at the end of the exhibition and acceleration a xa and a za in the projection onto the gyro-stabilized axes OX а and OZ а (or the same as in the projection on the axis) is used as initial information for determining the azimuth and zenith angle OX n and OZ n ). The algorithm for processing these signals is based on the use of only a digital computer and represents a modified algorithm for determining orientation parameters in the classical scheme of a strapdown inertial navigation system, when three acceleration meters and three angular velocity meters are rigidly fixed to the body of a moving object. The formation of the orientation algorithm, when two acceleration projections are measured relative to the stabilized axes and their initial position is known, is the main novelty of the proposed method, which can be represented as a sequence of the following actions and operations (Figs. 1 and 3).
2.1. Определение азимута и зенитного угла скважины по одному из известных алгоритмов (Исаченко В.Х. Инклинометрия скважин. М. Недра, 1987, с. 20-36). 2.1. Determination of the azimuth and zenith angle of the well according to one of the well-known algorithms (Isachenko V.Kh. Inclinometry of wells. M. Nedra, 1987, pp. 20-36).
Для этого необходимо составить матрицу направляющих косинусов матрицу ориентации В между земной OXдYдZд и связанной с осями чувствительности измерителей ускорений OXаYпZа или OXпYпZп системами координат, которая в данном случае имеет вид
из которой α и θ можно определить, например, по формулам
Данные формулы наиболее целесообразны, так как элементы (направляющие косинусы) b12 и b32 непосредственно определяются по сигналам измерителя ускорений.For this, it is necessary to compose a matrix of directional cosines, an orientation matrix B between the Earth’s OX d Y d Z d and the axes of sensitivity associated with the sensitivity axes OX a Y p Z a or OX p Y p Z p coordinate systems, which in this case has the form
from which α and θ can be determined, for example, by the formulas
These formulas are most appropriate, since the elements (guiding cosines) b 12 and b 32 are directly determined by the signals of the acceleration meter.
2.2. Формирование матрицы ориентации при движении СП в скважине. 2.2. The formation of the orientation matrix during the movement of the joint venture in the well.
Взаимное угловое перемещение систем координат OXдYдZд и OXпYпZп в конечном счете обуславливается угловой скоростью вращения Земли, угловой скоростью дрейфа гиростабилизатора (за счет угловой скорости дрейфа гироскопа) и угловыми скоростями, обусловленными искривлением траектории СП при движении его в скважине. Если известно начальное значение матрицы ориентации B, то найдя алгоритм построения приращения матрицы ориентаций ΔB, можно организовать итерационный процесс формирования матрицы ориентации. Так как способ по своей идеологии опирается на применение цифрового вычислителя, то итерационный процесс, естественно, можно связать с циклограммой работы вычислителя (с периодом дискретизации τ). Выбирая период t достаточно малым, всегда можно рассматривать формирование матрицы DB за счет конечного поворота на малый угол,
и тогда будет справедливо соотношение
Bi+1 = ΔBi+1•Bi, (7)
где i+1 текущий шаг работы вычислителя;
Bi, Bi+1 матрицы ориентации на предыдущем и текущем шагах работы вычислителя;
ΔBi+1 приращение матрицы ориентации на текущем шаге работы вычислителя, причем, на начальном шаге (i=0) B0 равняется единичной матрице E, а
где αхв = угол между осями OXд и OXп на момент окончания выставки (см. выражение (4)).The mutual angular displacement of the coordinate systems OX d Y d Z d and OX p Y p Z p is ultimately determined by the angular velocity of rotation of the Earth, the angular velocity of the drift of the gyrostabilizer (due to the angular velocity of the drift of the gyroscope) and angular velocities due to the curvature of the trajectory of the joint venture when it moves in the well. If the initial value of the orientation matrix B is known, then finding the algorithm for constructing the increment of the orientation matrix ΔB, we can organize the iterative process of forming the orientation matrix. Since the method, by its ideology, relies on the use of a digital computer, the iterative process, of course, can be associated with the cyclogram of the computer's work (with a sampling period τ). Choosing the period t sufficiently small, one can always consider the formation of the matrix DB due to the final rotation by a small angle,
and then the relation will be fair
B i + 1 = ΔB i + 1 • B i , (7)
where i + 1 is the current step of the calculator;
B i , B i + 1 orientation matrices at the previous and current steps of the calculator;
ΔB i + 1 the increment of the orientation matrix at the current step of the calculator, and, at the initial step (i = 0) B 0 is equal to the identity matrix E, and
where α xv = the angle between the axes OX d and OX p at the end of the exhibition (see expression (4)).
При этом следует обратить внимание на идентичность терминологии: угол между осями OXд и OXп, азимутальный угол платформы, азимутальный угол оси чувствительности измерителя угловой скорости, азимутальный угол осей чувствительности акселерометров, так как все названные оси жестко связаны со стабилизированной площадкой, которая в устройстве реализуется гиростабилизатором.In this case, attention should be paid to the identity of the terminology: the angle between the axes OX d and OX p , the azimuthal angle of the platform, the azimuthal angle of the sensitivity axis of the angular velocity meter, the azimuthal angle of the sensitivity axes of the accelerometers, since all these axes are rigidly connected to the stabilized platform, which in the device implemented by a gyrostabilizer.
2.3. Формирование приращения матрицы ориентации на текущем шаге работы вычислителя. 2.3. The formation of the increment of the orientation matrix at the current step of the calculator.
При построении алгоритма исходной информацией являются сигналы измерителя ускорения по двум взаимно перпендикулярным осям, которые стабилизированы относительно оси, совпадающей с продольной осью СП. Из физических соображений и матрицы (5) следует, что
,
а элемент b
В основу построения алгоритма вычисления элементов матрицы ΔBi+1 положено практически оправданное предположение, что приращение матрицы ориентации обусловлено малым конечным поворотом, который определяется тремя углами ориентации θx, θy, θz, формируемыми в результате решения обратной задачи, когда известными являются соответствующие элементы матрицы ориентации и дрейф осей чувствительности измерителей ускорений, определяемый в процессе выставки (Для простоты записи в выражениях θx, θy, θz верхний индекс i+1 опущен).When constructing the algorithm, the initial information is the signals of the acceleration meter along two mutually perpendicular axes, which are stabilized with respect to the axis coinciding with the longitudinal axis of the joint venture. From physical considerations and matrix (5) it follows that
,
and element b
The basis of constructing an algorithm for calculating the elements of the matrix ΔB i + 1 is based on a practically justified assumption that the increment of the orientation matrix is caused by a small final rotation, which is determined by three orientation angles θ x , θ y , θ z formed as a result of solving the inverse problem, when the corresponding elements of the orientation matrix and the drift of the sensitivity axes of acceleration meters, determined during the exhibition (For simplicity, in the expressions θ x , θ y , θ z the superscript i + 1 is omitted).
где ω
Ω
b
b
b
where ω
Ω
b
b
b
Рассматривая углы ориентации θx, θy и θz в качестве углов поворота, которые переводят матрицу Bi в матрицу Bi+1, вычисляют соответствующую этим углам матрицу направляющих косинусов (наподобие матрицы (5)). Раскладывая в ряд Тейлора элементы этой матрицы и удерживая в разложениях члены до второго порядка малости (что всегда допустимо при соответствующем выборе времени дискретизации τ, представим полученную матрицу в виде
которая и является приращением матрицы ориентации, а углы ориентации θx, θy и θz определяются выражениями (11).Considering the orientation angles θ x , θ y, and θ z as rotation angles that translate the matrix B i into the matrix B i + 1 , the matrix of directional cosines corresponding to these angles is calculated (like matrix (5)). Expanding the elements of this matrix in a Taylor series and keeping terms in the decompositions to the second order of smallness (which is always permissible with an appropriate choice of the sampling time τ, we represent the resulting matrix in the form
which is an increment of the orientation matrix, and the orientation angles θ x , θ y and θ z are determined by expressions (11).
Рассмотренный выше способ определения азимута и зенитного угла скважины был реализован в гироскопическом инклинометре, работу которого рассмотрим в двух режимах, соответствующих способу. При этом СП опускают в скважину на один-два метра, выставляют продольную ось СП в вертикальное положение, подают наземное силовое питание через каротажный кабель, которое ВИП преобразует в набор напряжений, необходимых для работы ГС, сервисной электроники (усилители, генераторы для питания датчиков углов) и БЦО. Приведя ГС в рабочее состояние (набор ротором гироскопа номинальных оборотов, включение контура стабилизации), наземный вычислитель переводит СП в режим выставки. Так как БЦО работает во всех режимах, то особенности его функционирования рассмотрим после пояснения основных режимов. The above method for determining the azimuth and zenith angle of the well was implemented in a gyroscopic inclinometer, the operation of which we will consider in two modes corresponding to the method. In this case, the joint venture is lowered into the well by one or two meters, the longitudinal axis of the joint venture is set to a vertical position, ground power is supplied through the wireline cable, which the VIP converts into a set of voltages necessary for the operation of the main power supply, service electronics (amplifiers, generators for supplying angle sensors ) and BCO. Bringing the GS to working condition (dialing the gyroscope with the rotor of nominal speed, turning on the stabilization loop), the ground computer puts the SP in exhibition mode. Since the central control center works in all modes, we will consider the features of its functioning after explaining the main modes.
1. Начальная выставка гиростабилизатора. 1. The initial exhibition of gyrostabilizer.
После приведения ГС в рабочее положение ось OXп занимает произвольное положение в азимуте. Угол, измеряемый датчиком углов 10, непрерывно изменяется как за счет дрейфа ГС, так и за счет вертикальной составляющей Ωзв. После поступления команды от наземного вычислителя 3 о начале выставки БЦО (микроЭВМ 1) формируют управляющий сигнал Uк, который через разряд Р3.0 порта Р3 и первый выход БЦО поступает на управляющий вход задатчика эталонного тока 17, с сигнального выхода которого выдается эталонное напряжение (ток) на датчик момента 22. Вектор кинетического момента начинает прецессировать вокруг оси OYг гироскопа 12 с постоянной угловой скоростью, а контур стабилизации, состоящий из датчика угла 23, усилителя стабилизации 16, двигателя отработки 11, будет воспроизводить это движение поворотом платформы 9 (совместно с установленными на ней измерителями ускорений 13 и 14 и измерителем угловой скорости 12) вокруг оси стабилизации OYп. Такое вращение необходимо, чтобы ось чувствительности измерителя угловой скорости OXг (OXп) составляла непрерывно изменяющийся угол относительно направления на север, которое соответствует Ωзг. Вращение платформы осуществляется на заданный угол (например, 360o). В процессе вращения в дискретные моменты времени, которые соответствуют повороту платформы приблизительно на один градус, производят измерения сигналов датчика углов 10 (напряжения U
2. Определение азимута и зенитного угла скважины при движении скважинного прибора в скважине. 2. Determination of the azimuth and zenith angle of the well during movement of the downhole tool in the well.
При переходе в режим движения СП в ГС продолжают работать контур индикаторной гироскопической стабилизации и контур измерения угловой скорости, который в данном случае выполняет роль контура электрического арретирования. Для определения азимута и зенитного угла в реальном масштабе времени начинают измеряться сигналы измерителей ускорений 13 и 14 (соответственно напряжения U3= K3аxa, U4=K4аza, где K3, K4 коэффициенты передачи), которые через БЦО (выходы 2 и 3) в последовательном коде поступают в наземный вычислитель. В соответствии с работой алгоритма ориентации в наземном вычислителе последовательно выполняются следующие действия:
вычисление части элементов матрицы ориентации на текущем шаге (9), (10);
вычисление углов ориентации θx, θy, θz на текущем шаге (11);
вычисление приращения матрицы ориентации на текущем шаге 12;
вычисление матрицы ориентации на текущем шаге 7, где приращение матрицы ориентации на момент начала движения берется из алгоритма выставки 8;
вычисление азимута и зенитного угла на текущем шаге 6.Upon transition to the motion mode of the joint venture, the gyroscopic stabilization indicator loop and the angular velocity measurement loop, which in this case acts as the electrical arresting loop, continue to operate in the GS. To determine the azimuth and zenith angle in real time, the signals of the
calculation of a part of the elements of the orientation matrix at the current step (9), (10);
calculation of the orientation angles θ x , θ y , θ z at the current step (11);
calculating the increment of the orientation matrix in the
the calculation of the orientation matrix in the current step 7, where the increment of the orientation matrix at the time of the start of movement is taken from the algorithm of the exhibition 8;
azimuth and zenith angle calculation in the
В процессе работы СП контролируется температура внутри СП. Для чего датчик температуры 8 подключается к одному из входов БЦО и его напряжение U6= K6T, где K6 коэффициент передачи; T температура, после преобразования в параллельный код в виде последовательного кода передается в наземный вычислитель, который при превышении предельно допустимой температуры выдает соответствующее сообщение оператору. Одновременно при движении СП в наземном вычислителе записывается угол ψ, датчика углов 10, который в алгоритмах этого режима не используется, но может иметь практическую ценность, так как представляет угол поворота СП относительно оси скважины.During the operation of the joint venture, the temperature inside the joint venture is controlled. Why the temperature sensor 8 is connected to one of the inputs of the BTS and its voltage U 6 = K 6 T, where K 6 is the transfer coefficient; T temperature, after conversion to a parallel code in the form of a serial code, it is transmitted to a ground computer, which, when the maximum permissible temperature is exceeded, gives a corresponding message to the operator. At the same time, when the joint venture moves in the ground computer, the angle ψ,
3. Описание работы блока цифровой обработки. 3. Description of the digital processing unit.
БЦО осуществляет связь ГС СП с наземным вычислителем и решает следующие задачи:
преобразование напряжений Um, m=1-6 в параллельный код, который формируется последовательно включенными двухканальными ПНЧ 29, 30, 31 и реверсивными счетчиками 32, 33, 34;
преобразование параллельного кода в последовательный код;
передачу и прием последовательного кода между микроЭВМ 1 и наземным вычислителем:
организацию обмена между СП и наземным вычислителем в соответствии с протоколом обмена типа RS-232 по последовательному каналу ввода/вывода.BCO communicates the GS SP with the ground computer and solves the following tasks:
the conversion of voltages U m , m = 1-6 into a parallel code, which is formed by sequentially connected two-
converting parallel code to serial code;
transmission and reception of a serial code between the
organization of the exchange between the joint venture and the ground computer in accordance with the RS-232 type exchange protocol via a serial input / output channel.
Основу БЦО составляет микроЭВМ К1816 ВЕ51, у которой четыре восьмиразрядных двунаправленных порта Р0-Р3 запрограммированы следующим образом:
порты Р0 и Р2 запрограммированы на прием информации в виде параллельного кода и соединены с шиной данных (ШД);
порт Р1 организует запись информации и опрос реверсивных счетчиков, при этом разряды с Р1.0 по Р1.5 подключены к шине адреса (ША), причем каждый разряд соответствует одному адресу и связан с входами разрешения выборки CE и разрешения чтения RD соответствующих реверсивных счетчиков; разряд Р1.6 программно настроен на выдачу команду синхронизации (КСХ) и подключен к входам опроса F всех счетчиков 32, 33, 34; разряд Р1.7 программно настроен на вывод тактовой частоты (ТЧ) и подключен к входам синхронизации SYN всех ПНЧ 29, 30, 31 и всех счетчиков 32, 33, 34;
порт Р3 запрограммирован на выдачу разовой команды и организацию обмена, при этом разряд Р3.0 запрограммирован на выдачу команды "включение разворота платформы ГС", а через разряды Р3.1 и Р3.2 организован ввод/вывод последовательного кода.The base of the central control center is the K1816 BE51 microcomputer, in which four eight-bit bidirectional ports P0-P3 are programmed as follows:
ports P0 and P2 are programmed to receive information in the form of a parallel code and are connected to the data bus (BD);
port P1 organizes the recording of information and the interrogation of reversible counters, while the digits from P1.0 through P1.5 are connected to the address bus (ША), and each bit corresponds to one address and is connected to the inputs of CE sampling permission and RD read permission of the corresponding reverse counters; bit P1.6 is programmatically configured to issue a synchronization command (CSX) and is connected to the polling inputs F of all
port P3 is programmed to issue a one-time command and organize exchange, while bit P3.0 is programmed to issue a command “turn on the turn of the platform of the platform”, and through bits P3.1 and P3.2 the input / output of a serial code is organized.
Рассмотрим более подробно решение указанных задач в соответствии с электрической схемой фиг.4. Так как преобразование напряжений Um в код осуществляется одновременно по всем шести каналам, то рассмотрим работу одного из каналов, например, канала измерителя ускорения ax (напряжение U3). Напряжение U3 поступает непрерывно на вход IN1 первого канала ПНЧ 30, на вход SYN которого поступает тактовая частота микроЭВМ 27. На выходе ПНЧ формируется последовательность импульсов одинаковой длительности, частота которых пропорциональна величине входного сигнала, причем, если U3>0, то импульсы следуют с выхода +F1, если U3<0, то с выхода -F1. Одновременно на линии управления "+/-" выставляется сигнал, по которому на реверсивном счетчике 33 будет происходить либо суммирование, либо вычитание импульсов, поступающих с ПНЧ 30. В результате суммирования (вычитания) импульсов счетчик 33 фактически осуществляет операцию интегрирования входного сигнала U3. Следовательно, для получения информации о коде, соответствующем напряжению U3, в программе необходимо предусмотреть операцию масштабирования кода реверсивных счетчиков, которая состоит в делении кода счетчика на время накопления сигнала (время преобразования). Дальнейшее пояснение работы блока БЦО состоит в особенности организации обмена. При включении питания происходит инициализация однокристальной микроЭВМ (через конденсатор C формируется импульс сброса), т.е. начинает выполняться соответствующая программа, которая производит сброс соответствующих регистров, сброс ячеек памяти ОЗУ в ноль, программирование портов и регистров управления и т.п.Consider in more detail the solution of these problems in accordance with the electrical circuit of figure 4. Since the conversion of voltages U m into code is carried out simultaneously on all six channels, we consider the operation of one of the channels, for example, the channel of the acceleration meter a x (voltage U 3 ). The voltage U 3 is supplied continuously to the input IN 1 of the first channel of the
Первый байт команды наземной ЭВМ (формат команды: первый байт адрес устройства, второй байт код команды) через приемо-передатчик 28 и быстродействующий последовательный порт (разряды порта Р3.1 и Р3.2) поступает и записывается в соответствующий регистр микроЭВМ 27. При этом происходит прерывание и начинается его обработка. Если адрес устройства не совпадает с адресом, записанным в соответствующей ячейке памяти ПЗУ микроЭВМ 27, то обработка прерывания заканчивается и микроЭВМ 27 возвращается в исходное состояние. Если код команды не совпадает с кодом используемых в БЦО или адрес либо команда приняты с ошибкой четности, то микроЭВМ формирует ответное слово (ОС) (формат ОС) (первый байт адрес устройства, второй байт байт состояния), где в байте состояния указывает соответствующим кодом, что принята команда не моего списка, либо принят мой адрес с ошибкой четности, либо принята команда с ошибкой четности, и заканчивает обработку прерывания. В противном случае микроЭВМ 27 приступает к выполнению команды, переданной наземным вычислителем, и так же формирует ОС, где в байте состояния указывается на отсутствие ошибок обмена. The first byte of the command of the ground computer (command format: the first byte of the device address, the second byte of the command code) through the transceiver 28 and the high-speed serial port (bits of the port P3.1 and P3.2) is received and recorded in the corresponding register of the
Для обеспечения работы блока БЦО необходимо четыре команды управления, а именно:
команда установить исходное состояние;
команда синхронизации;
команда управления платформой;
команда обмена.To ensure the operation of the central control unit, four control commands are necessary, namely:
command to set the initial state;
synchronization command;
platform management team;
exchange team.
Если принят код команды "Установить исходное состояние", то микроЭВМ 27 повторно приступает к программе инициализации, если принята команда "Управление платформой", то микроЭВМ 27 в соответствии с кодом этой команды выставляет в разряд Р3.0 порта Р3, либо логический ноль, либо логическую единицу. При этом в соответствии с фиг.2 поступает сигнал Uк на управляющий вход задатчика эталонного тока 17, который через свой сигнальный выход при помощи датчика момента 22 создаст прецессию гироскопу вокруг оси OYг. Контур индикаторной стабилизации повторяет движение гироскопа и платформа 9 также будет вращаться с заданной скоростью. Если Uк будет равняться логическому нулю, то задатчик 17 отключится от датчика моментов 22 и управляемое движение платформы 9 прекратится. Если принят код команды "Синхронизация", то микроЭВМ 27 формирует на выходе разряда Р1.6 порта Р1 импульс, который, поступая на входы опроса F реверсивных счетчиков 32, 33, 34, записывает в выходные буферные регистры счетчиков содержимое счетчиков 32, 33, 34, а затем обнуляет эти счетчики.If the command code “Set initial state” is accepted, then the
Если принят код команды "Обмен", то микроЭВМ 27 наряду с передачей ОС приступает к формированию пакета данных, которое происходит следующим образом: на разрядах Р1.0-Р1.5 порта Р1 (подключенного к ША счетчиков) формируется код, который разрешает поочередное подключение к портам Р0, Р2 через шину ШД буферных регистров соответствующих каналов счетчиков 32, 33, 34, и микроЭВМ 27 считывает информацию данных регистров, записывает ее в ОЗУ и поочередно формирует соответствующие данные на вход/выход приемо-передатчика 28 в виде последовательного кода. Формат пакета следующий: адрес устройства, байт состояния; младший байт первого канала счетчика 32, старший байт первого канала счетчика 32; младший байт второго канала счетчика 32, старший байт второго канала счетчика 32 и т.д. до старшего байта второго канала счетчика 34. Информация с приемо-передатчика 28 по каротажному кабелю 2 (фиг.2) поступает в наземный вычислитель 3 типа РС-486 Note Book на порт RS-232, при этом используется тот же приемо-передатчик, что и в СП 1 в блоке БЦО 6. Отличие состоит только в том, что используются стандартные буферы для согласования с уровнями RS-232. If the "Exchange" command code is accepted, then the
На основе предлагаемого способа в МИП "Арас" г. Арзамас был разработан гироскопический инклинометр. В дополнение к маркам отдельных узлов скважинного прибора, указанных в перечне элементов на чертежах, ниже приводятся следующие технические характеристики. Based on the proposed method, a gyroscopic inclinometer was developed in the Aras MIP Arzamas. In addition to the brands of the individual components of the downhole tool specified in the list of elements in the drawings, the following technical specifications are given below.
Технические характеристики гироскопического стабилизатора
1. Гиростабилизатор работает от источника питания постоянного тока напряжением (27±2,7) В.Gyro stabilizer specifications
1. The gyrostabilizer operates from a DC power source with a voltage of (27 ± 2.7) V.
2. Ток, потребляемый гиростабилизатором, не превышает:
2,5 А от источника постоянного тока напряжением 27 В в течение 10 с, не более 2 А в остальное время;
3. Время готовности гиростабилизатора не более 2 мин.2. The current consumed by the gyrostabilizer does not exceed:
2.5 A from a DC source with a voltage of 27 V for 10 s, not more than 2 A at other times;
3. The readiness of the gyrostabilizer is not more than 2 minutes
4. Стабильность дрейфа в одном запуске гиростабилизатора не более 0,5 o/ч.4. The stability of the drift in one start of the gyrostabilizer is not more than 0.5 o / h.
5. Динамическая ошибка стабилизации при действии синусоидальных колебаний не превышает:
1,5 угл. мин. относительно оси Yп;
6. Гиростабилизатор обеспечивает управление нагрузкой относительно оси Yп:
± 40 o/с в течение времени t<10 с;
± 10 o/с в течение времени t<300 с;
± 4 o/с в течение времени t<2 ч.5. The dynamic stabilization error under the action of sinusoidal oscillations does not exceed:
1.5 angle min relative to the axis Y p ;
6. The gyrostabilizer provides load control relative to the axis Y p :
± 40 o / s for a time t <10 s;
± 10 o / s for a time t <300 s;
± 4 o / s for a time t <2 hours
7. При скорости управления ± 40 o/с ток управления составляет (280±80) мА. Зависимость скорости управления от тока управления - квадратичная.7. At a control speed of ± 40 o / s, the control current is (280 ± 80) mA. The dependence of the control speed on the control current is quadratic.
8. Рабочие углы прокачки гиростабилизатора по оси стабилизации не ограничены. 8. The working angles of the gyrostabilizer pumping along the stabilization axis are not limited.
9. Габариты гиростабилизатора ⌀ 56 мм, L 500 мм. 9. Dimensions of the gyrostabilizer ⌀ 56 mm, L 500 mm.
10. Масса гиростабилизатора не более 2 кГ. 10. The mass of the gyrostabilizer is not more than 2 kg.
Характеристики скважинного прибора
Диапазон измерения зенитных углов, град До 70
Диапазон измерения азимутов, град 0-360
Погрешность определения в непрерывном режиме:
Зенитных углов, град 0,15
Азимутов, град 1
Глубины, м 0,1
Максимальная скорость измерения, м/ч 5000
Максимальная температура, oC 100
Максимальное давление, МПа 80
Размеры скважинного прибора, мм:
Длина 2500
Диаметр 73
Масса, кг 20
Скважинный прибор соединяется с наземным вычислителем трехжильным каротажным кабелем в металлической оплетке, причем оплетка и одна жила используются для подачи силового питания, а две другие жилы являются информационными.Downhole Tool Characteristics
Range of measurement of zenith angles, hail To 70
Range of measurement of azimuths, degrees 0-360
Definition error in continuous mode:
Zenith angles, hail 0.15
Azimutov,
Depth, m 0.1
Maximum speed of measurement, m / h 5000
Maximum temperature, o C 100
Maximum pressure, MPa 80
Sizes of the downhole tool, mm:
Length 2500
Diameter 73
Weight,
The downhole tool is connected to the ground computer by a three-wire logging cable in a metal braid, and the braid and one core are used to supply power supply, and the other two wires are information.
Опытные образцы гироскопических инклинометров прошли испытания по определению параметров ориентации нефтяных скважин с положительными результатами в Татнефтегеофизики г. Бугульма, Томскнефтегеофизики г. Стрижевой, Томской области и Приобьнефтегеофизики г. Негань Тюменской области. Prototypes of gyroscopic inclinometers were tested to determine the orientation parameters of oil wells with positive results in Tatneftegeofiziki of Bugulma, Tomskneftegeofiziki of Strizhevoy, Tomsk Region and Priobneftegeofiziki of Negan, Tyumen Region.
Claims (5)
где i + 1 текущий шаг работы вычислителя;
b
Bi+1 = ΔBi+1•Bi,
где Bi, Bi + 1 матрицы ориентации на предыдущем и текущем шагах работы вычислителя;
приращение матрицы ориентации, элементы которой определяют в зависимости от углов ориентации Qx, Qy, Qz по формулам
где ω
Ω
элементы матрицы ориентации, формируемые по результатам измерения проекций a
τ - период дискретизации работы вычислителя, причем начальное значение матрицы ориентации равно
где αxв - азимутальный угол осей чувствительности измерителей ускорений в момент окончания выставки.1. The method of determining the azimuth and zenith angle of the well by means of a gyroscopic inclinometer, including measuring the acceleration of gravity along two mutually perpendicular axes, measuring the angular velocity relative to one of the above axes using a three-degree gyroscope, determining the initial orientation of the sensitivity axes of acceleration meters in azimuth, calculating the azimuth and zenith angle of the well, characterized in that the sensitivity axis of the acceleration meters and the sensitivity axis of the angular velocity meter the axes stabilize relative to the axis coinciding with the longitudinal axis of the downhole tool, at each step of the calculator when the downhole tool is moving in the well, the azimuth and zenith angle of the well are determined, for example, by the formulas
where i + 1 is the current step of the calculator;
b
B i + 1 = ΔB i + 1 • B i ,
where B i , B i + 1 orientation matrixes at the previous and current steps of the calculator;
the increment of the orientation matrix, the elements of which are determined depending on the orientation angles Q x , Q y , Q z according to the formulas
where ω
Ω
elements of the orientation matrix formed by measuring projections a
τ is the sampling period of the calculator, and the initial value of the orientation matrix is
where α xв - azimuthal angle of the axes of sensitivity of the acceleration meters at the end of the exhibition.
ωэj = ω
где j номер измерения;
Φx - фазовый сдвиг,
и для оценки фазового сдвига вычисляют функцию невязки, представляющую сумму квадратов разности эталонной ωэj и измеренной ωj угловых скоростей на всем наборе измерений, которую минимизируют по фазовому сдвигу, а азимутальный угол осей чувствительности измерителей ускорений в момент окончания выставки определяют по формуле
αxв = ψв- ψ1+ αx1,
где ψ1, ψв - угол поворота осей чувствительности измерителей ускорений относительно корпуса скважинного прибора вокруг оси стабилизации в моменты начала и окончания выставки;
αx1 - азимутальный угол осей чувствительности измерителей ускорений в момент начала выставки, который равен фазовому сдвигу Φx минимизирующему функцию невязки.2. The method according to claim 1, characterized in that to determine the azimuthal angle of the axes of sensitivity of the acceleration meters at the time of the end of the exhibition, these axes are rotated around the stabilization axis at a constant speed by a predetermined angle, the rotation angle of these axes relative to the body, the horizontal component is measured in successive positions Ω zg of the angular velocity of rotation of the Earth, together with the angular velocity of the drift of the gyroscope relative to the axis, which is the sensitivity axis of the angular velocity meter, according to the measurement results calculate the average angular velocity of rotation of the platform ω in the systematic component of the drift of the gyroscope ω
ω ej = ω
where j is the measurement number;
Φ x is the phase shift,
and to estimate the phase shift, a residual function is calculated representing the sum of the squares of the difference of the reference ω ej and the measured ω j angular velocities over the entire set of measurements, which is minimized by the phase shift, and the azimuthal angle of the sensitivity axes of the acceleration meters at the time the exhibition ends is determined by the formula
α xв = ψ в - ψ 1 + α x1 ,
where ψ 1 , ψ in - the angle of rotation of the axes of sensitivity of the acceleration meters relative to the body of the downhole tool around the axis of stabilization at the moments of the beginning and end of the exhibition;
α x1 is the azimuthal angle of the sensitivity axes of the acceleration meters at the beginning of the exhibition, which is equal to the phase shift Φ x minimizing the residual function.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96103393A RU2100594C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96103393A RU2100594C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2100594C1 true RU2100594C1 (en) | 1997-12-27 |
RU96103393A RU96103393A (en) | 1998-01-27 |
Family
ID=20177208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96103393A RU2100594C1 (en) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2100594C1 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2482270C1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-20 | Закрытое Акционерное общество Научно-производственная фирма по геофизическим и геоэкологическим работам "Каротаж" | Method for determining orientation of downhole instrument in borehole |
RU2499224C1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gyroinertial module of gyroscopic inclinometer |
RU2501946C2 (en) * | 2012-03-28 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Method for initial azimuthal adjustment of bore-hole instrument of hygroscopic inclinometre, and azimuthal module |
RU2504651C2 (en) * | 2012-04-23 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method of initial azimuthal orientation of continuous gyroscopic inclinometre and device to this end |
RU2507392C1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer |
RU2522709C2 (en) * | 2012-11-09 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Diagnostics of flaws on metal surfaces |
RU2525564C2 (en) * | 2008-11-13 | 2014-08-20 | Халлибёртон Энерджи Сервисез, Инк. | In-well tool calibration at survey of formations |
RU2528105C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gyroinertial module of gyroscopic inclinometer |
RU172680U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-07-19 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ПАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | The device of the initial azimuthal orientation of the gyroscopic inclinometer |
RU2682087C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-03-14 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Well zenith angle and azimuth determining method and the gyroscopic inclinometer |
-
1996
- 1996-02-09 RU RU96103393A patent/RU2100594C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU, патент, 2004786, кл. E 21 B 47/02, 1993. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525564C2 (en) * | 2008-11-13 | 2014-08-20 | Халлибёртон Энерджи Сервисез, Инк. | In-well tool calibration at survey of formations |
RU2482270C1 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-20 | Закрытое Акционерное общество Научно-производственная фирма по геофизическим и геоэкологическим работам "Каротаж" | Method for determining orientation of downhole instrument in borehole |
RU2499224C1 (en) * | 2012-03-28 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gyroinertial module of gyroscopic inclinometer |
RU2501946C2 (en) * | 2012-03-28 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Method for initial azimuthal adjustment of bore-hole instrument of hygroscopic inclinometre, and azimuthal module |
RU2504651C2 (en) * | 2012-04-23 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method of initial azimuthal orientation of continuous gyroscopic inclinometre and device to this end |
RU2522709C2 (en) * | 2012-11-09 | 2014-07-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" | Diagnostics of flaws on metal surfaces |
RU2507392C1 (en) * | 2012-11-30 | 2014-02-20 | Открытое акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ОАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer |
RU2528105C2 (en) * | 2012-12-25 | 2014-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gyroinertial module of gyroscopic inclinometer |
RU172680U1 (en) * | 2016-12-28 | 2017-07-19 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" (ПАО АНПП "ТЕМП-АВИА") | The device of the initial azimuthal orientation of the gyroscopic inclinometer |
RU2682087C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-03-14 | Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" | Well zenith angle and azimuth determining method and the gyroscopic inclinometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4987684A (en) | Wellbore inertial directional surveying system | |
US5172480A (en) | Borehole deviation monitor | |
Wolff et al. | Borehole position uncertainty-analysis of measuring methods and derivation of systematic error model | |
US6816788B2 (en) | Inertially-stabilized magnetometer measuring apparatus for use in a borehole rotary environment | |
US8489333B2 (en) | Device orientation determination | |
US10309799B2 (en) | Correction of rotation rate measurements | |
EP0257263B1 (en) | Gyrocompassing apparatus for stationary equipment | |
RU2100594C1 (en) | Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer | |
WO2004013573A2 (en) | Borehole navigation system | |
US4507958A (en) | Surveying of a borehole for position determination | |
US4768152A (en) | Oil well bore hole surveying by kinematic navigation | |
RU2159331C1 (en) | Method determining azimuth and zenith angle of well and gyroscopic inclinometer | |
RU96103393A (en) | METHOD FOR DETERMINING AN AZIMUT AND ANTI-GRAIN ANGLE OF A WELL AND A GYROSCOPIC INCLINOMETER | |
RU2101487C1 (en) | Gyroscopic inclinometer without gimbal and method of its using | |
US4734860A (en) | Simplified bore hole surveying system by kinematic navigation without gyros | |
CA2484104C (en) | Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole | |
RU2501946C2 (en) | Method for initial azimuthal adjustment of bore-hole instrument of hygroscopic inclinometre, and azimuthal module | |
RU2507392C1 (en) | Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer | |
RU2030574C1 (en) | Method for determination of well drift angle in successive points and gyroscopic inclinometer | |
RU2130118C1 (en) | Gyroscopic inclinometer | |
RU2269001C1 (en) | Method for well path measuring in azimuth and dual-mode body-mounted gyroscopic inclinometer for above method implementation | |
Brzezowski et al. | Analysis of alternate borehole survey systems | |
RU2215994C1 (en) | Method of initial alignment of inertial navigational system | |
RU2782334C1 (en) | Method for determining object orientation parameters using semi-analytical inertial navigation system with geographical orientation of four-axis gyroplatform axes | |
RU2800846C1 (en) | Method of autonomous inertial orientation of moving objects |