Контент-платформа Pandia:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Результаты испытаний малогабаритного гироинклинометра с системой автокомпенсации дрейфов ДУС

 просмотров

УДК 621.391.13

А. С. ЛЫСЕНКО, А. Е. ЕЛИСЕЕНКОВ

(ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург).

Результаты испытаний малогабаритного гироинклинометра

с системой автокомпенсации дрейфов ДУС

В статье рассмотрены особенности малогабаритного гироинклинометра. Приводятся результаты испытаний и их анализ для системы автокомпенсации дрейфов ДУС.

Введение

В процессе бурения скважин, а также после его окончания, производятся измерения пространственного положения оси ствола скважины с целью определения соответствия параметров пробуренной скважины проектным значениям. Для этих целей используют специальные приборы – инклинометры, позволяющие определять ориентацию скважины [1]. По принципу действия различают точечные инклинометры (производят измерения в заданной точке) и непрерывные (позволяют произвести съемку всего ствола скважины в процессе движения прибора). Приборы последнего типа позволяют построить траекторию скважины по результатам одной съемки, в чем их существенное преимущество перед инклинометрами точечного типа, при использовании которых задача построения траектории существенно усложняется. Рассматриваемый прибор УГИ-42.03, разработанный совместными усилиями «ЦНИИ «Электроприбор» и относится к непрерывному типу. Внутренняя компоновка прибора представлена на рис.1.

Рис. 1 Компоновка УГИ-42.03

На рисунке обозначены:

ДУС – двухосный датчик угловой скорости;

ММГ – микромеханический гироскоп;

ИЛУ – измеритель линейных ускорений.

Данный гироинклинометр (ГИ) построен по так называемой продольной схеме[2] (рис.2). В данной схеме чувствительные элементы расположены на вращающейся рамке. Рамка имеет возможность устанавливаться в некие дискретные положения относительно продольной оси ГИ с помощью двигателя. Для измерения угла поворота на оси рамки размещен специальный оптический датчик.

Рис. 2 Продольная схема

В процессе эксплуатации данного инклинометра выявлено, что не зависящий от ускорения дрейф ДУС увеличивается с ростом глубины (рис.3). Это послужило причиной проведения соответствующих исследований, описанию которых и посвящена данная статья.

Рис. 3 Зависимости Tau X и Tau Y от глубины

На рисунке обозначены:

Tau X, Tau Y – не зависящие от ускорения корпусные дрейфы по двум осям чувствительности ДУС (X и Y соответственно).

Исследование дрейфов ДУС

При работе прибора в скважине с ростом глубины увеличивается температура. Среднее увеличение температуры с глубиной составляет 25оС/км. Было сделано предположение, что увеличение дрейфа связано с повышением температуры при спуске. Для проверки данной гипотезы были проведены испытания в термокамере. При этом температурное воздействие задавалось максимально близким к тому, которому подвергается прибор при движении по стволу скважины. Полученные зависимости изменчивости Tau X и Tau Y от температуры приведены на рис.4.

Рис. 4 Зависимости Tau X и Tau Y от температуры

Из полученной зависимости видно, что наличие существенного гистерезиса не позволяет ввести аналитическую температурную компенсацию дрейфов ДУС. Для дальнейшего поиска возможности компенсации дрейфов ДУС обратимся к алгоритму идеальной работы прибора.

Алгоритм идеальной работы ГИ

Алгоритмы работы ГИ, построенного по продольной схеме, имеют следующий вид[2,3]:

(1)

, (2)

, (3)

, (4)

где - соответственно азимут, зенитный угол и угол поворота корпуса ГИ вокруг оси (или, так называемый, угол установки отклонителя) (рис. 5); - измеряемые выходные сигналы ДУС;

Рис.5 Система кооординат

Представив измерения в виде:

(5)

, (6)

где ,

можно получить [2] зависимости ошибок улов A и Q от :

, (7)

. (8)

Из зависимости видно, что для уменьшения ошибки азимута следует добиться уменьшения (а в идеале – обнуления) каждого из интегралов. Так как управлять можно только углом отклонителя, то, устанавливая рамку прибора в определенные положения, можно добиться того, что интегралы не превысят определенного заданного значения.

Для суммарной оценки двух интегралов был введен параметр N, характеризующий степень компенсации уходов ДУС прибора:

. (9)

В то же время данный параметр N пропорционален прогнозируемой ошибке угла азимута. При превышении параметром N заданного порога ошибки П, вычисляется угол рамки , и осуществляется разворот рамки в данное положение.

Полунатурные испытания

Для проверки предложенного алгоритма компенсации дрейфов ДУС проведены полунатурные испытания, в которых за основу взяты реальные данные о вращении прибора в скважине. На рис. 6 приведено сравнение предлагаемого метода автокомпенсации с методом реверсивных разворотов. Для оценки эффективности использовался параметр N.

Created with GIMP

Рис. 6 Полунатурные испытания

Из графика видно, что введение реверсивных разворотов приводит к уменьшению величины параметра N, а введение автокомпенсации с обратной связью позволяет добиться большей эффективности.

Стендовые испытания

При проведении стендовых испытаний исследовались различные законы вращения прибора. На рис. 7 представлено изменение параметра N при изменении угла отклонителя по сложному закону.

Created with GIMP

Рис. 7 Зависимость N от времени при изменении угла отклонителя

На рис. 8 представлены зависимости ошибок угла азимута с включенной и отключенной автокомпенсацией. Ошибка угла азимута с отключенной автокомпенсацией растет со временем. При выключенной автокомпенсации ошибка азимута находится в установленных пределах и со временем не увеличивается.

Created with GIMP

Рис. 8 Ошибка азимута от времени

Скважинные испытания

В июне 2011 года на скважине № 000 Быстринского месторождения проведены скважинные ГИ с системой автокомпенсации дрейфов ДУС. На рис. 9 показано изменение параметра N при работе прибора в скважине. Было выполнено две записи – с отключенной и включенной системой автокомпенсации. Через определенное время производились коррекции угла азимута в режиме гирокомпасирования.

Created with GIMP

Рис. 9 Изменение параметра N при работе в скважине

На рис. 10 представлена зависимость азимута от глубины при работе в скважине с выключенной и включенной системой автокомпенсации. Для оценки эффективности алгоритма рассматривался угол азимута скважины на спуске и подъеме. При работе без автокомпенсации на графике видны ступеньки при проведении коррекции. При работе с включенной системой автокомпенсации кривые азимута на спуске и подъеме совпадают, и отсутствует скачок азимута при проведении коррекции. Таким образом, использование автокомпенсации позволяет отказаться от проведения коррекции в режиме гирокомпасирования при движении по стволу скважины.

Created with GIMP

Рис. 10 Азимут при работе в скважине

Заключение.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

1.  Впервые в инклинометрии применена автокомпесация дрейфов ДУС в процессе «непрерывной» съёмки скважин;

2.  Реализован режим автокомпенсации с обратной связью;

3.  Ключевым элементом алгоритма автокомпенсации является постоянное отслеживание уровня «естественной» компенсации уходов ДУС, обусловленной вращением корпуса скважинного прибора;

4.  Закон изменения угла и дискретности модуляционного вращения вырабатывается исходя из минимизации выбранного интегрально критерия.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ

Список литературы:

1. , , Розенцвейн прецизионная иклинометрическая съемка скважин малого диаметра. Результаты практического внедрения. Материалы XIV Санкт-Петербургской международной конференции по интегрированным навигационным системам, Санкт-Петербург, май 2007г

2. , , , Об использовании различных схем гироинклинометров для непрерывной съемки скважин произвольной ориентации. Проблемы и решения // Гироскопия и навигация. 2010. №4.

3. , , Розенцвейн прецизионная иклинометрическая съемка скважин малого диаметра. Результаты практического внедрения // Гироскопия и навигация. 2009. №1.

Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Дрейф

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства