RU96103393A - METHOD FOR DETERMINING AN AZIMUT AND ANTI-GRAIN ANGLE OF A WELL AND A GYROSCOPIC INCLINOMETER - Google Patents

METHOD FOR DETERMINING AN AZIMUT AND ANTI-GRAIN ANGLE OF A WELL AND A GYROSCOPIC INCLINOMETER

Info

Publication number
RU96103393A
RU96103393A RU96103393/03A RU96103393A RU96103393A RU 96103393 A RU96103393 A RU 96103393A RU 96103393/03 A RU96103393/03 A RU 96103393/03A RU 96103393 A RU96103393 A RU 96103393A RU 96103393 A RU96103393 A RU 96103393A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
axes
axis
angular velocity
sensitivity
angle
Prior art date
Application number
RU96103393/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2100594C1 (en
Inventor
Е.А. Порубилкин
В.В. Лосев
А.М. Павельев
В.И. Пантелеев
В.С. Фрейман
С.В. Кривошеев
Original Assignee
Малое инновационное предприятие "АРАС"
Filing date
Publication date
Application filed by Малое инновационное предприятие "АРАС" filed Critical Малое инновационное предприятие "АРАС"
Priority to RU96103393A priority Critical patent/RU2100594C1/en
Priority claimed from RU96103393A external-priority patent/RU2100594C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2100594C1 publication Critical patent/RU2100594C1/en
Publication of RU96103393A publication Critical patent/RU96103393A/en

Links

Claims (5)

1. Способ определения азимута и зенитного угла скважины посредством гироскопического инклинометра, включающий измерение ускорения силы тяжести по двум взаимно перпендикулярным осям, измерение угловой скорости относительно одной из выше названных осей посредством трехстепенного гироскопа, определение начальной ориентации осей чувствительности измерителей ускорения в азимуте, вычисление азимута и зенитного угла скважины, отличающийся тем, что оси чувствительности измерителей ускорений и ось чувствительности измерителя угловой скорости стабилизируют относительно оси, совпадающей с продольной осью скважинного прибора, на каждом шаге работы вычислителя при движении скважинного прибора в скважине определяют азимут и зенитный угол скважины, например по формулам
Figure 00000001

где i + 1 - текущий шаг работы вычислителя;
b i+1 lq , l, q∈[1,3] - элементы матрицы ориентации Bi+1, которую формируют в виде произведения матриц
Bi+1 = ΔBi+1•Bi,
где Bi, Bi+1 - матрицы ориентации на предыдущем и текущем шагах работы вычислителя;
Figure 00000002
приращение матрицы ориентации, элементы которой определяют в зависимости от углов ориентации θx, θy, θz по формулам
Figure 00000003

где ω Уп др - угловая скорость дрейфа осей чувствительности измерителей ускорения и угловой скорости относительно оси стабилизации;
Ω i уп - проекция угловой скорости вращения Земли на ось стабилизации;
Figure 00000004
элементы матрицы ориентации, формируемые по результатам измерения проекций a i+1 x , a i+1 z ускорения силы тяжести g;
τ - период дискретизации работы вычислителя, причем, начальное значение матрицы ориентации равно
Figure 00000005

где α - 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
Figure 00000001

where i + 1 is the current step of the calculator;
b i + 1 lq , l, q∈ [1,3] - elements of the orientation matrix B i + 1 , which is formed as a product of matrices
B i + 1 = ΔB i + 1 • B i ,
where B i , B i + 1 - orientation matrix at the previous and current steps of the calculator;
Figure 00000002
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
Figure 00000003

where ω Pack dr - the angular velocity of the drift axes of sensitivity of the accelerometers and angular velocity relative to the stabilization axis;
Ω i up - projection of the angular velocity of the Earth's rotation on the axis of stabilization;
Figure 00000004
elements of the orientation matrix formed by measuring projections a i + 1 x , a i + 1 z acceleration of gravity g;
τ is the sampling period of the calculator, and, the initial value of the orientation matrix is
Figure 00000005

where α - azimuthal angle of the axes of sensitivity of the acceleration meters at the end of the exhibition.
2. Способ определения азимута и зенитного угла скважины по п.1, отличающийся тем, что для определения азимутального угла осей чувствительности измерителей ускорений в момент окончания выставки указанные оси вращают вокруг оси стабилизации с постоянной скоростью на заданный угол, измеряют в последовательных положениях угол поворота этих осей относительно корпуса, горизонтальную составляющую Ωзг угловой скорости вращения Земли совместно с угловой скоростью дрейфа гироскопа относительно оси, являющейся осью чувствительности измерителя угловой скорости, по результатам измерений вычисляют среднюю угловую скорость вращения платформы ωв, систематическую составляющую дрейфа гироскопа ω с др и формируют эталонную модель измеряемой угловой скорости
ωэj = ω с др згsin(ωв•j+φx),
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
α = ψв1x1,
где ψ1в - 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 for determining the azimuth and zenith angle of a well according to claim 1, characterized in that to determine the azimuthal angle of the sensitivity axes 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, and the rotation angle of these axes relative to the housing, the horizontal component Ω sr Earth's angular velocity in conjunction with the angular velocity of the gyroscope relative drift, sensitivity axis being the axis of the meter the angular velocity is calculated from measurements of the average angular velocity ω of rotation of the platform in, systematic component gyro drift ω with dr and form a reference model of the measured angular velocity
ω ej = ω with dr + Ω zg sin (ω in • j + φ x ),
where j is the measurement number; φ x is the phase shift
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 of the sensitivity axes of the acceleration meters at the time the exhibition ends is determined by the formula
α xb = ψ in1 + 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.
3. Гироскопический инклинометр, содержащий скважинный прибор, снабженный измерителем ускорений по двум взаимно перпендикулярным осям, которые перпендикулярны продольной оси скважинного прибора, и измерителем угловой скорости относительно одной из двух указанных осей, состоящий из трехстепенного гироскопа, по осям подвеса которого установлены датчики углов и датчики моментов, причем первый датчик угла на измерительной оси гироскопа подключен через усилитель контура измерения угловой скорости к второму датчику момента, по перпендикулярной к датчику угла оси, наземный вычислитель, связанный каротажным кабелем со скважинным прибором, отличающийся тем, что скважинный прибор содержит одноосный гиростабилизатор, на платформе которого жестко установлены измеритель ускорений 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. 3. A gyroscopic inclinometer containing 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, consisting of a three-stage gyroscope with angular sensors and sensors mounted on its suspension axes moments, and the first angle sensor on the measuring axis of the gyroscope is connected through an amplifier of the loop for measuring the angular velocity to the second torque sensor, perpendicular bright to the axis angle sensor, a ground computer connected by a logging cable to the downhole tool, characterized in that the downhole tool contains a uniaxial gyrostabilizer, on the platform of which an acceleration meter is rigidly mounted with sensitivity axes oriented perpendicular to the gyro stabilizer stabilization axis and a three-stage gyroscope, the second angle sensor through the amplifier stabilization is connected to the mining engine, kinematically connected with the stabilization axis, on which the output angle sensor is fixed, made, for example, in the form of a sine-cosine transformer, and a digital processing unit, to the corresponding 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 input of the reference current master, signal the output of which is connected to the first gyroscope moment transducer located on an axis perpendicular to the stabilization axis, and the wireline cable is connected with its second inputs to the second and t etim outputs a digital processing unit. 4. Гироскопический инклинометр по п.3, отличающийся тем, что блок цифровой обработки содержит однокристальную микроЭВМ, приемопередатчик, 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 разряды порта Р3,1 и Р3,2 однокристальной микроЭВМ, запрограммированные на последовательный ввод/вывод, соединены через приемо-передатчик с каротажным кабелем и являются входом/выходом скважинного прибора. 4. The gyroscopic inclinometer according to claim 3, characterized in that the digital processing unit contains a single-chip microcomputer, a transceiver, three two-channel voltage-frequency converters and three two-channel reversible counters, the ports P0 and P2 of a single-chip microcomputer programmed to the input connected to their inputs with the corresponding outputs of the least significant and highest bytes of the data bus of the reversible counters, port P1, programmed for output, with bits from P1.0 to P1.5, is connected respectively to the sampling resolution inputs and p read permissions of the corresponding reversible counters, bit P1.6 is connected to the polling inputs of all reversible counters, and bit P1.7 is connected to the synchronization inputs of all voltage-frequency converters and reversible counters, port discharge P3.0, programmed to issue a control command, is connected to the first output of the digital processing unit, the inputs of the voltage-frequency converters are respectively the inputs of the digital processing unit, and the bits of the port P3.1 and P3.2 of a single-chip microcomputer, programmed to solid input / output, connected through the transceiver to the logging cable and are the input / output of the downhole tool. 5. Гироскопический инклинометр по пп.3 и 4, отличающийся тем, что содержит датчик температуры, сигнализирующий о температурном режиме в скважинном приборе, выход которого подключен к одному из входов блока цифровой обработки. 5. The gyroscopic inclinometer according to claims 3 and 4, characterized in that it contains a temperature sensor that signals the temperature in the downhole tool, the output of which is connected to one of the inputs of the digital processing unit.
RU96103393A 1996-02-09 1996-02-09 Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer RU2100594C1 (en)

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 RU2100594C1 (en) 1997-12-27
RU96103393A true 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)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673826C2 (en) * 2008-11-13 2018-11-30 Халлибёртон Энерджи Сервисез, Инк. In-well tool calibration at surveying 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
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
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
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
US7730625B2 (en) Gyroscopically-oriented survey tool
US4894923A (en) Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling
US4813274A (en) Method for measurement of azimuth of a borehole while drilling
EP0257263B1 (en) Gyrocompassing apparatus for stationary equipment
GB2086055A (en) Borehole Survey System
CA2024429A1 (en) Borehole deviation monitor
RU96103393A (en) METHOD FOR DETERMINING AN AZIMUT AND ANTI-GRAIN ANGLE OF A WELL AND A GYROSCOPIC INCLINOMETER
US4768152A (en) Oil well bore hole surveying by kinematic navigation
AU2005220213A1 (en) Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole
RU2100594C1 (en) Method of determination of well direction and inclination and gyroscopic inclinometer
US4696112A (en) Bore hole navigator
RU2159331C1 (en) Method determining azimuth and zenith angle of well and gyroscopic inclinometer
EP0175298A2 (en) Borehole sensing tool with optical rotation sensor
US6493651B2 (en) Method and system for determining magnetic attitude
RU2253838C2 (en) Method for determining angles of well direction and inclinometer
RU2101487C1 (en) Gyroscopic inclinometer without gimbal and method of its using
CA1149201A (en) Method and apparatus for calibrating gyroscopically-stabilized, magnetically- slaved heading reference system
RU2030574C1 (en) Method for determination of well drift angle in successive points and gyroscopic inclinometer
RU2507392C1 (en) Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer
RU2501946C2 (en) Method for initial azimuthal adjustment of bore-hole instrument of hygroscopic inclinometre, and azimuthal module
RU2004786C1 (en) Inclinometer
RU2682087C1 (en) Well zenith angle and azimuth determining method and the gyroscopic inclinometer
SU901485A1 (en) Gyroscopic inclinometer
RU2130118C1 (en) Gyroscopic inclinometer
SU1002551A1 (en) Gyroscopic inclination meter