RU61789U1 - Инклинометр - Google Patents
Инклинометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU61789U1 RU61789U1 RU2006139765/22U RU2006139765U RU61789U1 RU 61789 U1 RU61789 U1 RU 61789U1 RU 2006139765/22 U RU2006139765/22 U RU 2006139765/22U RU 2006139765 U RU2006139765 U RU 2006139765U RU 61789 U1 RU61789 U1 RU 61789U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- accelerometer
- component
- accelerometers
- inclinometer
- utility
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к навигационной аппаратуре, которая предназначена для контроля пространственого положения траектории ствола скважин в процессе их строительства. Инклинометр содержит трехкомпонентный акселерометр, трехкомпонентный магнитометр, цифровое процессорное устройство, датчик температуры, при этом в качестве акселерометра использованы два трехкомпонентных акселерометра: первый - высокостабильный с диапазоном, достаточным для измерения ускорения в lg, и второй - с большим диапазом, перекрывающим действующие на прибор виброускорения. Применение микромеханических акселерометров позволяет уменьшить на два порядка потребляемую мощность, что особенно важно при батарейном питании, использовать более простые источники питания, изготавливать скважинную аппаратуру с меньшими диаметрами кожуха, вплоть до минимально установленного - 25 мм. Полезная модель позволяет повысить точность измерений, создать недорогой инклинометрический прибор и расширить область его применения. 1 н.п.ф., 1 илл.
Description
Полезная модель относится к навигационной аппаратуре, которая предназначена для контроля пространственого положения траектории ствола скважин в процессе их строительства. Техническим результатом является повышение точности измерений и снижение стоимости инклинометра.
Принцип определения пространственного положения инклинометра с трехкомпонентным акселерометром основан на измерении проекций вектора ускорения свободного падения на измерительные оси акселерометра. В состоянии покоя эти величины не превышают величины ускорения свободного падения. Во время бурения инклинометр испытывает влияние вибраций, которые вносят переменную составляющую ускорения. Вектор ускорения свободного падения определяется как постоянная составляющая общего ускорения. Пиковые значения виброускорений значительно превышают ускорение свободного падения. В случае, если ускорение превысит диапазон измерений акселерометра, произойдет ограничение выходного сигнала, что приведет к изменению постоянной составляющей и, следовательно, к ошибке измерения пространственного положения. Для того, чтобы этого не происходило, применяются дорогостоящие высокоточные акселерометры с большим диапазоном измерений.
Известен инклинометр, содержащий наземный вычислитель и скважинный прибор, содержащий три акселерометра, три феррозонда, датчик температуры и передатчик, а также адаптер канала ввода и блок измерения длины геофизического кабеля (патент RU №2253838, кл. G 01 С 9/00, Е 21 В 47/02, опубл. 10.06.2005 г., бюл. №16).
Недостатком известного инклинометра является его сложность.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является инклинометр, содержащий корпус, трехкомпонентный магнитометрический датчик, трехкомпонентный акселерометр, немагнитную платформу и регулировочное
устройство (патент RU №2247942, кл. G 01 С 9/00, Е 21 В 47/02, опубл. 10.03.2005 г., бюл. №7).
Недостатком известного инклинометра является то, что для обеспечения необходимой точности измерений в нем должен быть применен дорогостоящий высокоточный акселерометр с большим диапазоном измерений. Такие акселерометры имеют значительные размеры и потребляемую мощность, например, образцовые для отрасли одноосные приборы QAT-160/185 фирмы Honeywell имеют габариты 30×30×22 мм и потребляют мощность 180 мВт, требуют источника питания с напряжением ±12,5 В.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание инклинометра, сочетающего высокую точность измерений с невысокой стоимостью за счет применения недорогих компонентов.
Поставленная задача решается предлагаемым инклинометром, содержащим трехкомпонентный акселерометр, трехкомпонентный магнитометр, цифровое процессорное устройство, датчик температуры, при этом в качестве акселерометра использованы два трехкомпонентных акселерометра: первый - высокостабильный с диапазоном, достаточным для измерения ускорения в lg, и второй - с большим диапазом, перекрывающим действующие на прибор виброускорения.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в статическом положении, например, при наращивании буровой колонны, определение пространственного положения производится по выходным сигналам первого акселерометра. Во время бурения пространственное положение определяется по сигналам второго акселерометра, причем производится коррекция его показаний суммированием с поправками смещения нуля второго акселерометра. Поправки смещения нуля второго акселерометра, т.е. аддитивные составляющие погрешности трех его каналов, находятся во время калибровки в статическом положении как разность между показаниями первого
акселерометра и второго акселерометра. Второй акселерометр при этом должен обладать лишь стабильным коэффициентом преобразования.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана принципиальная схема инклинометра.
Предлагаемый инклинометр (фиг.1) состоит из трехкомпонентного акселерометра 1 с диапазоном, достаточным для измерения вектора силы тяжести, трехкомпонентного акселерометра 2 с диапазоном, достаточным для измерения суммы ускорения свободного падения и виброускорения, действующего на инклинометр, трехкомпонентного магнитометра 3, датчика 4 температуры, микроконтроллера 5. Акселерометр 1 высокостабильный, имеет малый диапазон измерений. Акселерометр 2 имеет широкий диапазон, но обладает большим дрейфом смещения нуля, который корректируется по показаниям акселерометра 1.
Инклинометр имеет три режима работы:
- «Статика» - измерение производится в статическом положении, например, при наращивании буровой колонны, когда отсутствуют вибрации,
- «Динамика» - измерения производятся в процессе бурения,
- «Калибровка» - измерение производится в статическом положении аналогично режиму «Статика», а также производится коррекция смещения нуля каналов акселерометра 2.
В режиме «Статика» производится измерение температуры Т. Вычисляются компоненты векторов силы тяжести и геомагнитного поля по сигналам акселерометра 1 и магнитометра с температурной коррекцией:
Gj=Kaj(T)(Aj-Daj)(T), где J=X1, Y1, Z1.
Gj - соответствующий компонент вектора силы тяжести,
Aj - значение на вызоде канала акселерометра 1,
Daj - смещение нуля,
Каj - коэффициент преобразования.
HJ=Kmj(T)(Mj-Dmj)(T), где J=X, Y, Z?
Hj - соответствующий компонент вектора геомагнитного поля,
Мj - значение на выходе канала магнитометра,
Dmj - смещение нуля,
Kmj - коэффициент преобразования.
Затем осуществляют коррекцию погрешности установки акселерометра 1 и магнитометра и вычисляют зенитный и везирный углы и азимут любым известным способом. В режиме "Калибровка" дополнительно определяются компоненты вектора силы тяжести по сигналам акселерометра 2 - Gx2, Gy2, Gz2 с коррекцией по температуре и погрешности установки акселерометра 2 аналогично режиму «Статика». Вычисляются и запоминаются в памяти микроконтроллера 5 поправки смещения нуля каналов акселерометра 2: Δj=Gj2-Gj1, где J=X, Y, Z.
В режиме «Динамика» производится измерение температуры, компонентов силы тяжести по сигналам акселерометра 2 и компонентов геомагнитного поля по сигналам магнитометра. Причем компоненты вектора силы тяжести вычисляются с учетом поправок смещения нуля:
Gj2=КАj2(Т)(Аj2-DAj2)(Т)-Δj, где J=X, Y, Z.
Компоненты вектора геомагнитного поля определяются идентично режимам «Статика» и «Калибровка». Производится коррекция погрешности установки акселерометра 2 и магнитометра, вычисляются зенитный и визирный углы и азимут.
Калибровка может производиться следующим образом:
1) Калибровка производится на поверхности перед примением по внешней команде при надежно зафиксированном приборе.
2) Калибровка производится в скважине в статических положениях по внешним командам.
3) Автоматическая калибровка. При каждом измерении, или некоторой периодичностью по времени, или кратностью по числу измерений прибор
определяет уровень виброускорений, если он не превышает заданного порогового значения, производится калибровка.
4) Автоматическая калибровка как по п.3), но запись поправок смещения нуля Δj производится не при каждом измерении, а в случае, если наибольший модуль поправки |Δj| превысит заданное значение.
Акселерометры могут быть реализованы, например, на микромеханичеких осевых акселерометрах фирмы Analog Devices: первый акселерометр на приборах типа ADXL213 с диапазаном ±1,2 g, второй акселерометр а приборах типа ADXL210 с диапазаном ±10 g. Эти акселерометры имеют габариты 5×5×2 мм, потребляют мощность 1,35 мВт и одно напряжение питания 3 В. Применение микромеханических акселерометров позволяет уменьшить на два порядка потребляемую мощность, что особенно важно при батарейном питании, использовать более простые источники питания, изготавливать скважинную аппаратуру с меньшими диаметрами кожуха, вплоть до минимально установленного - 25 мм. В качестве магнитометров могут быть использованы магниторезисторы или феррозонды.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность измерений, создать недорогой инклинометрический прибор и расширить область его применения.
Claims (1)
- Инклинометр, содержащий трехкомпонентный акселерометр, трехкомпонентный магнитометр, цифровое процессорное устройство, датчик температуры, отличающийся тем, что в качестве акселерометра использованы два трехкомпонентных акселерометра: первый - высокостабильный с диапазоном, достаточным для измерения ускорения в lg, и второй - с большим диапазоном, перекрывающим действующие на прибор виброускорения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139765/22U RU61789U1 (ru) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | Инклинометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139765/22U RU61789U1 (ru) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | Инклинометр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU61789U1 true RU61789U1 (ru) | 2007-03-10 |
Family
ID=37993409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006139765/22U RU61789U1 (ru) | 2006-11-09 | 2006-11-09 | Инклинометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU61789U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527140C2 (ru) * | 2009-10-26 | 2014-08-27 | Лэйка Геосистемс Аг | Способ калибровки инерциальных датчиков |
RU204987U1 (ru) * | 2020-12-24 | 2021-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью «Навигационные технологии» | Инклинометр |
RU2770874C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-04-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ скважинной инклинометрии и скважинная система для его реализации |
-
2006
- 2006-11-09 RU RU2006139765/22U patent/RU61789U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2527140C2 (ru) * | 2009-10-26 | 2014-08-27 | Лэйка Геосистемс Аг | Способ калибровки инерциальных датчиков |
US9008988B2 (en) | 2009-10-26 | 2015-04-14 | Leica Geosystems Ag | Method of calibrating inertial sensors |
RU204987U1 (ru) * | 2020-12-24 | 2021-06-22 | Общество с ограниченной ответственностью «Навигационные технологии» | Инклинометр |
RU2770874C1 (ru) * | 2021-04-30 | 2022-04-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Способ скважинной инклинометрии и скважинная система для его реализации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2492623C (en) | Gyroscopically-oriented survey tool | |
CA3031644C (en) | Method for determining position with improved calibration by opposing sensors | |
CA1287169C (en) | Apparatus and method for determining the position of a tool in a borehole | |
US10317204B2 (en) | Near-bit dynamic well deviation angle measurement method and apparatus | |
US11274544B2 (en) | Gyro-based surveying tool and method for surveying | |
CN102337883A (zh) | 随钻测量系统钻孔深度实时跟踪测量方法 | |
CN101183004A (zh) | 一种在线实时消除光纤陀螺捷联惯导系统振荡误差的方法 | |
RU61789U1 (ru) | Инклинометр | |
US20110196636A1 (en) | Measurement method for a component of the gravity vector | |
RU2348008C2 (ru) | Инклинометр | |
CN104453856A (zh) | 单轴光纤陀螺在油井测斜中的三位置补偿算法 | |
CN106522924B (zh) | 一种随钻测量中方位角的获取方法 | |
Ji et al. | An attitude improvement method of FOG-based measurement-while-drilling utilizing backtracking navigation algorithm | |
US6883240B2 (en) | Borehole surveying | |
CN107589473B (zh) | 随钻测量传感器正交误差消除方法 | |
CN205209484U (zh) | 埋入式固定测斜仪 | |
Li et al. | Testing a new integrated solution for MEMS inertial measurement unit used for measurement-while-drilling in rotary steerable system | |
CN111006686B (zh) | 一种大深度下潜三轴加速计的零偏测试方法 | |
CN112813952A (zh) | 一种集成测斜测扭的柔性测斜仪 | |
RU2507392C1 (ru) | Способ определения зенитного угла и азимута скважины и гироскопический инклинометр | |
CN102914319B (zh) | 一种基于先验信息的多光纤惯组贮存期静态快速检测方法 | |
CN106526700B (zh) | 一种利用地球重力场评估重力传感器分辨率的方法 | |
Wilcock et al. | New approaches to in situ calibration for seafloor geodetic measurements | |
CN116122792B (zh) | 用于在随钻测量期间获取加速度计的重力系数的方法 | |
Arrays | Magnetometers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MG1K | Anticipatory lapse of a utility model patent in case of granting an identical utility model |
Ref document number: 2006139765/22 Country of ref document: RU Effective date: 20090227 |