SU1076573A1 - Способ измерени положени снар да в скважине - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СНАРЯДА В СКВАЖИНЕ, включающий погружение датчиков компонентов, размещенных в корпусе снар да, в скважиTiy , измерение с помощью их компонентов магнитного пол  Земли и компонентов силы т жести и вычисление по ним угловых координат , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и распгирени  диапазона измерений, датчика компонентов устанавливают в корпусе снар да неподвижно так, что их оси чувствительности образуют измерительную ортогональную систему координат , в которой соответственные оси чувствительности датчиков . компонентов магнитного пол  и датчиков ко.мпонентов силы т жести параллельны, зате.м производ т отсчет значений сигналов датчиков на поверхности при совмещении осей координат измерительной системы с ос ми определенной заранее опорной системы координат, после чего производ т отсчеты датчиков в скважине , вычисл ют дл  каждого отсчета систему углов Эйлера и определ ют угловое положение снар да относительно опорной , i системы координат. (Л

Description

а ел

со

Изобретение относитс  к геофизическим исследовани м скважин и предназначено дл  дистанционного определени  положени  ствола скважины в пространстве или дл  прив зки в пространстве измерительной системы координат при векторных измерени х скважин.

Известен способ определени  угла отклонени  скважины, основанный на измерении компонента силы т жести. Здесь измерительна  система координат подвижна относительно корпуса снар да и ориентируетс  с помощью груза-эксцентрика (1.

Известен также способ измерени  положени  снар да в скважине, включающий погружение датчиков компонентов, размещенных в корпусе снар да, в скважину, измерение с помощью их компонентов магнитного пол  Земли и компонентов силы т жести и вычисление по ним угловых координат 2.

Недостатком известного способа  вл етс  недоопределенность положени  снар да в пространстве (удаетс  измерить только два угла из трех), а также наличие составл ющей погрешности, обусловленной трением в подвесах.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  положени  снар да в скважине, включающему погружение датчиков компонентов, размешенных в корпусе снар да, в скважину, измерение с помощью их компонентов магнитного пол  Земли и компонентов силы т жести и вычисление по ним угловых координат, устанавливают датчики компонентов в корпусе снар да неподвижно так, что их оси чувствительности образуют измерительную ортогональную систему координат, в которой соответственные оси чувствительности датчиков компонентов магнитного пол  и датчиcos а-cos |3 -cos 7 - sin Y sin tf-cos )3 -cos 7 + cos 7 - -sin p.cos 7

гдecl,JЭ,)r - система углов Эйлера.

После упрощени  системы линейных уравнений этого преобразовани  может быть получена система уравнений:

fH;(-cos« + Hysinc (hj-Hj-cos/)x l/sin hy- sin /- cos / (Hj; - )x 1/51ПД

не имеюща  однозначного решени  относительно углов.

Аналогичную систему уровнений можно записать дл  компонентов вектора силы т жести:

CP,-cOso(-b Ру sinol (Pj,) l/sinp (Py-sinr-Px-cosr (Рг. -Pgcos) t/sin.

Теперь число уравнений превышает число неизвестных. Это позвол ет исключить одно из уравнений, что прнводит к сокращеков компонентов силы т жести параллельны , затем производ т отсчет значений сиг . налов датчиков на поверхности при совмещении Осей координат измерительной сис , темы с ос ми определенной заранее опорной системы координат, после чего производ т отсчеты датчиков в скважине, вычисл ют дл  каждого отсчета систему углов Эйлера и определ ют угловое положение снар да относительно опорной системы координат.

Сущность предлагаемого способа заключаетс  в одновременном измерении компонентов двух посто нных по величине и на .правлению векторов: вектора индукции магнитного пол  Земли и вектора силы т жести.

5 В качестве датчиков компонентов вектора индукции магнитного пол  могут примен тьс  компонентные магнитомеры, например, широко примен емые в скважинной магни-тометрии феррозондовые.

„ В качестве датчиков компонентов вектора силы т жести могут примен тьс  компонент-, ные гравимеры или наклономерные устройства .

Измерив значени  компонентов в опорной (на поверхности) и в измерительной

5 (в скважине) системах координат, можно установить св зь через посредство матрицы переходов, выраженную через систему углов Эйлера.

Пусть Н, Ну, HZ. - компоненты вектора индукции магнитного пол  Земли, измерен0 ные в опорной системе координат; h, hy: hj - компоненты того же вектора в измерительной системе координат; Р, , Ру, Р - компоненты вектора силы т жести в опорной системе координат; р, р,, р - компоненты вектора силы т жести в измерительной системе координат.

Дл  вектора индукции магнитного пол  можно, например, записать преобразование:

y hz

нию числа измер емых компонентов желаемым образом. Вычисл емые по трем уравнени м три угла позвол ют однозначно определить положение измерительной системы координат, а, следовательно, и корпуса снар да в пространстве.

Дополнительное упрощение системы уравнений может быть получено целесообразной ориентацией систем координат относительно измер емых векторов, например, вертикально-азимутальной дл  опорной и осе вой дл  измерительной.

Просмотрим решение такого варианта.

Пусть исходной будет система уравнений

(H -cosd-f Hy-sinc( (Ьг-Нг-со5/5)

} hysinlf-hx-cosr (Hz -hj cos)-l/sin/J

I PxCOSrt-f P, (p -P -cosp)-l/sin cos of-cos )3-sin 7 - bin rf.cos 7-cos o/.sin /3 sin ol-cos -sin 7 -t- sin ol-cos 7.sin of -sin ft sin |3-sin 7cos (3

При предложенной орнентацйн систем координат Ну Рд Ру 0.

Тогда система уравнений упроститс : H -cosoi (hj.- Нгсоз)-I/sin i

hySinJT-h,-cosr (Hj

cos) 1/sin

Рг- PI cos 0 Решение системы имеет вид: ft arc cos ;

arc cos ((ha-HI-COS/)-I/H, r arc sin (H-j,) l/sin VhJ + hi+ tarctg.

Использование предлагаемого способа позвол ет значительно упростить конструкцию снар да по сравнению с инклинометром ИТ-200, которым оснащены производственные организации Министерства геологии. Технические преимущества, прежде всего, определ ютс  отсутствием карданова подвеса , обладающего зоной нечувствительности вследствие треии  в опорах и токосъемниках и ограничивающим скорость измерений временем успокоени  измерительной системы . Вторым важным достоинством  вл етс  расщирение функциональных возможиостей .

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СНАРЯДА В СКВАЖИНЕ, включающий погружение датчиков компонентов, размещенных в корпусе снаряда, в скважину, измерение с помощью их компонентов магнитного поля Земли и компонентов силы тяжести и вычисление по ним угловых коор динат, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, датчика компонентов устанавливают в корпусе снаряда неподвижно так, что их оси чувствительности образуют измерительную ортогональную систему координат, в которой соответственные оси чувствительности датчиков . компонентов магнитного поля и датчиков компонентов силы тяжести параллельны, затем производят отсчет значений сигналов датчиков на поверхности при совмещении осей координат измерительной системы с осями определенной заранее опорной системы координат, после чего производят отсчеты датчиков в скважине, вычисляют для каждого отсчета систему углов Эйлера и определяют угловое положение снаряда относительно опорной , системы координат. ®