Исследование инклинометрических преобразователей с трехкомпонентными магнитометрами в программно управляемых магнитных полях

• Автор: Шапошников, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений и условных обозначений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ РАБОТ В ОБЛАСТИ
ИНК ЛИНОМЕТРИИ
1Л Актуальность инклинометрии скважин
1.2 Структура современной автоматизированной системы управления технологическим процессом бурения скважин
1.3 Требования, предъявляемые к инклинометрическим преобразователям
1.4 Обзор и анализ известных работ в области создания инклинометрических преобразователей
1.5 Обзор и анализ современных технических средств и методического обеспечения для экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей
1.6 Постановка задач исследований
Результаты и выводы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С ТРЕХКОМПОНЕНТНЫМИ МАГНИТОМЕТРАМИ
2.1 Постановка задачи математического моделирования инклинометрических преобразователей
2.2 Сравнительный анализ методов математического описания пространственной ориентации твердых тел
2.3 Разработка математической модели инклинометрических преобразователей в условиях воздействия программно управляемых магнитных полей
2.4 Анализ математической модели и инструментальных погрешностей
инклинометрических преобразователей
Результаты и выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С ТРЕХКОМПОНЕНТНЫМИ МАГНИТОМЕТРАМИ
3.1 Обзор и анализ известных генераторов опорных магнитных полей
3.2 Разработка методики экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей в автоматизированном режиме
3.3 Разработка программно управляемой системы для экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей

3.4 Разработка программно-алгоритмического обеспечения для экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей

Результаты и выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ТРЕХКОМПОНЕНТНЫМИ МАГНИТОМЕТРАМИ
4.1 Структура инклинометрических преобразователей
4.2 Определение индивидуальных параметров трехкомпонентных магнитометров инклинометрических преобразователей в процессе экспериментальных исследований
4.3 Анализ результатов экспериментальных исследований
инклинометрических преобразователей
Результаты и выводы
Заключение
Литература
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Акты о внедрении результатов диссертационной работы

Приложение Б. Свидетельство о государственной регистрации программы
для ЭВМ
Приложение В. Фрагменты исходного текста программного обеспечения экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей с трехкомпонентными магнитометрами с использованием системы колец Гельмгольца

Список сокращений и условных обозначений
АСУ - автоматизированная система управления АСУТП-бурение - автоматизированная система технологическим процессом бурения АУ - азимутальный угол АЦП - аналого-цифровой преобразователь ВУ - визирный угол ГМП - геомагнитное поле ЗУ - зенитный угол
ИнП - инклинометрический преобразователь
ИП - источник питания
ИС - инклинометрическая система
КГ - кольца Гельмгольца
МК - микроконтроллер
ОБ - ортонормированный базис
ОМП - опорное магнитное поле
СКГ - система колец Гельмгольца
СП - скважинный прибор
ТМ - трехкомпонентный магнитометр
ФД - феррозондовый датчик
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь
ЭВМ - электронная вычислительная машина
управления

повторного разбуривания ствола скважины и др.) и экологических (загрязнение нефтью источников воды и др.) проблем.
Традиционно экспериментальные исследования осуществляются с помощью одного из двух методов:
1. вращение и фиксация ИнП относительно вектора индукции ГМП;
2. вращение и фиксация ИнП относительно искусственно создаваемого источника опорного магнитного поля.
Рассмотрим первую группу на примере экспериментальных исследований отечественных ИнП «БТС». Соответствующая установка представлена на рис. 1.6.
Установка выполнена из немагнитных металлов и размещается в специальной лаборатории, в которой отсутствуют техногенные источники магнитного поля, за исключением вспомогательных средств вычислительной техники, удаленных на значительное расстояние (порядка 5 м.).
Установка перед использованием должна быть настроена и метрологически аттестована, плоскость ее основания должна быть перпендикулярна вектору ускорения свободного падения, а вал, вокруг которого осуществляется вращение ИнП по зенитному углу (представлен на рис. 1.6), должен быть расположен строго по направлению магнитного Севера Земли. Установка позволяет позиционировать закрепленный в ней ИнП по зенитному, азимутальному, визирному углам с использованием подвижных элементов, приводимых во вращение ручным способом.
ИнП закрепляется в установке при помощи цангового механизма и подключается к компьютеру со вспомогательным программным обеспечением. Специалист, проводящий экспериментальные исследования ИнП, устанавливает по рискам установки заранее известные комбинации ЗУ, АУ, ВУ. При этом с помощью программного обеспечения считываются значения датчиков прибора, сравниваются со значениями, которые должны быть в идеальном случае; вычисляется поправка. Количество положений ИнП насчитывается несколько десятков, причем необходимой операцией