close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Совершенствование метрологического обеспечения калибровки гироинклинометров для геофизических исследований нефтегазовых скважин..pdf

код для вставкиСкачать
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2012
Геология
Вып. 2 (15)
ГЕОФИЗИКА, ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ПОИСКОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
УДК 550.832
Совершенствование метрологического
обеспечения калибровки гироинклинометров
для геофизических исследований нефтегазовых
скважин
Г.А.Цветков, Н.Ю.Балуева, О.И.Вяткин, С.А.Крюков
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29
E-mail: Zvetkov71043@mail.ru
(Статья поступила в редакцию 24 апреля 2012 г.)
Рассматривается проблема создания автоматизированной управляемой прецизионной установки пространственной ориентации гироинклинометров, в которой в
качестве чувствительных элементов используются инерциальные элементы (акселерометры, датчики углов, датчики моментов, гировертикаль, интеграторы).
Ключевые слова: гироинклинометр, ориентация.
Рассмотрим влияние отклонения продольной оси инклинометра по курсу на
точность показаний приборов. В работе
[1] показано, что уход гироскопа от вращения Земли при постоянных величинах –
кинетическом моменте гироскопа, географической широте места и коэффициенте передачи системы радиальной коррекции – определяется углом ориентации оси
наружной рамки гироскопа относительно
географического меридиана, который не
определен в случае еѐ произвольной ориентации, поэтому гироскопический инклинометр при испытаниях нужно ориентировать так, чтобы угол был равен нулю.
Гироскопический инклинометр при
проведении калибровочных испытаний
необходимо ориентировать по магнитному курсу с учетом магнитного склонения.
Тогда истинный курс продольной оси гироскопического инклинометра  ист опре-
делится выражением
 ист   маг   ,
где  маг – магнитный курс,
 – магнитное склонение.
(1)
Если продольная ось инклинометра выставлена по магнитному меридиану, то
выражение (1) будет иметь вид
(2)
 ист   .
Тогда выражения коэффициентов
 уст и
 уст примут вид
H 3 cos  cos 
,
K
H 3 sin  cos 
.

K
 уст  
(3)
 уст
(4)
В этом случае
 уст и  уст – постоян-
ные величины, которые могут быть скомпенсированы в программе калибровочных
© Цветков Г.А., Балуева Н.Ю., Вяткин О.И., Крюков С.А., 2012
35
36
Г.А.Цветков, Н.Ю.Балуева, О.И.Вяткин, С.А.Крюков
проверок.
Рассмотрим влияние угловой скорости
вращения Земли на ориентирование инклинометра в горизонтальной плоскости
(горизонтирование).
Инклинометр устанавливается в трехстепенный кардановый подвес, позволяющий поворачивать (ориентировать)
его вокруг трех координатных осей.
В установившемся режиме влияние
вращения Земли приводит к появлению
ошибок [2] стабилизации инклинометра в
горизонте вида (5), (6):
 (0) 
H 3 cos cos X 0
,
Kд Y Kдв Z K aZ K 2 K дм1
(5)
2
 (0)  
H 3 sin  cos X 0
.
Kд Y K дв X K aX K3 K дм2
(6)
Для моделирования будем использовать кинематические уравнения по углам,
моделирование будем проводить в среде
MachCAD.
Зная широту местности и скорость
вращения Земли, можем провести интегрирование уравнений с целью получения
углов ориентации.
Интегрирование будем проводить методом Рунге–Кутта 4-го порядка с шагом
0,1. Составляющие геомагнитного поля
задаем функциями, изменяющимися во
времени: (
). По заданным составляющим найдем угол магнитного склонения и магнитного наклонения. На рис.1 представлен график изменения магнитного склонения.
Как видно из рисунка, угол магнитного
склонения изменяется в диапазоне
чиком момента ДМ 2 и акселерометра
AZ с датчиком момента ДМ1 интегрирующие звенья.
Помимо постоянной ошибки от вращения Земли, на работу гироскопического
инклинометра оказывают влияние изменения геомагнитного поля, именно
- угла магнитного склонения
, вариационные изменения азимута
не
приводят к изменению проекции полного
вектора напряжѐнности геомагнитного
поля ( ), т. е. при изменении угла магнитного склонения
угол магнитного наклонения не изменяется;
- угла магнитного наклонения на величину
(поворот полного вектора напряжѐнности поля), при повороте полного
вектора напряжѐнности геомагнитного
поля вокруг оси на угол магнитного наклонения
его значение зависит от координат проекций полного вектора напряжѐнности геомагнитного поля.
Проведем моделирование ошибок стабилизации гироскопического инклинометра в горизонте и азимуте.
da(t)
t
Время, с
Рис.1. График изменения магнитного склонения
Ошибка по углу азимта, рад
Для компенсации этих ошибок введем
в каналы связи акселерометра AX с дат-
Угол магнитного склонения
1
M11i,1
M1i,c
Время, t, c
Рис.2. График изменения азимута с учетом
вариаций магнитного поля
Из рис. 2 видим, что при учете изменения вариаций магнитного поля ошибки по
азимуту уменьшаются. Ошибка по азимуту
варьируется
в
диапазоне
.
Совершенствование метрологического обеспечения калибровки …
Угол магнитного наклонения, рад
Проведем аналогичное моделирование
для стабилизации гироскопического инклинометра в горизонте.
На стабилизацию инклинометра в горизонте оказывает влияние угол магнитного
наклонения, представленный на рис. 3.
dѲ(t)
t
Время, с
Рис. 3. Изменение угла магнитного наклонения
Из рис. 3 можем определить, что угол
магнитного наклонения варьирует в диапазоне
. Так как угол магнитного наклонения невелик, он оказывает незначительное влияние на стабилизацию в горизонте.
Библиографический список
1. Цветков Г.А., Балуева Н.Ю., Костицин
В.И. Снижение инструментальных погрешностей гироинклинометров за счет
улучшения их пространственной ориентации при калибровках // Каротажник: на-
37
Значения угла магнитного наклонения
и
не зависят от удлинения
полного вектора напряжѐнности геомагнитного поля .
Результаты проведенных исследований
позволяют сделать следующие выводы:
1. Вариации геомагнитного поля оказывают влияние на показания гироскопического инклинометра, с появлением более высоких отклонений по углу склонения и наклонения будут возрастать ошибки инклинометрической аппаратуры.
2. Для обеспечения требуемой точности необходимо при калибровке учитывать изменения вариаций магнитного поля
Земли и вводить поправки с целью
уменьшения ошибок гироскопического
инклинометра.
Моделирование проводилось при учете, что инклинометр выставлен по магнитному меридиану.
уч.-техн. вестн. Тверь: Изд-во АИС, 2010.
Вып.8 (197). С. 111–117.
2. Цветков Г.А., Балуева Н.Ю. Повышение
точности гироинклинометров при калибровке на установках пространственной
ориентации // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2010. № 12. С. 28–30.
Improvement of Metrological Support of
Gyroinclinometre Calibration for Geophysical
Research of Oil and Gas Wells
G.A. Tsvetkov, N.J. Balueva, O.I. Vyatkin, S.A. Krjukov
Perm State National Researching Polytechnic University, 614990, Perm, Komsomolski av.,
29. E-mail: Zvetkov71043@mail.ru
The problem concerns an automated fine adjustment development of spatial orientation
of gyroinclinometres where inertial elements are used as responsive components (accelerometres, angle-data transmitters, moment detector, vertical gyroscope, integrating
units).
Key words: gyroinclinometre, orientation.
Рецензент – доктор технических наук Ю.П. Петров
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа