Инклинометры на основе неподвижных датчиков : Аппаратное и математическое обеспечение

• Автор: Любимцев, Андрей Ильич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 194 с. : ил.

ГЛАВА І. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Актуальность темы исследования

1.2 Анализ состояния вопроса по теме исследования

1.2.1 Анализ вариантов построения магнитометров

1.2.2 Анализ вариантов построения телеметрических каналов связи

1.3 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНКЛИНОМЕТРА С ТРЕМЯ ОДНООСНЫМИ АКСЕЛЕРОМЕТРАМИ И ФЕРРОЗОНДАМИ

2.1 Математическое моделирование инклинометров

2.2 Выбор и обоснование алгоритмов расчета углов ориентации

2.2.1 Алгоритм расчета зенитного угла

2.2.2 Алгоритм расчета визирного угла

2.2.3 Алгоритм расчета азимута
2.2.4 Алгоритм расчета угла установки отклонителя на вертикали
2.3 Методика калибровки инклинометров
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1 Акселерометры
3.2 Магнитометры на основе принципа измерения площади под кривой выходного сигнала феррозонда

3.2.1 Магнитометр на основе дифференциального феррозонда
• 3.2.2 Магнитометр на основе полумостового феррозонда
3.3 Телеметрический канал связи
3.3.1 Односторонний телеметрический канал связи
3.3.2 Двухсторонний телеметрический канал связи
3.3.3 Исследование пропускной способности канала
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
• ГЛАВА 4. АВТОНОМНЫЙ МНОГОТОЧЕЧНЫЙ ИНКЛИНОМЕТР
4.1 Выбор элементов питания
4.2 Устройство и работа электронных узлов инклинометра
4.3 Конструкция автономного инклинометра
4.4 Сервисное программное обеспечение
• ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• ПРИЛОЖЕНИЯ

Актуальность темы. Инклинометры применяются при контроле комплекса угловых параметров пространственной ориентации наклонно-направленных, горизонтальных скважин и скважинных объектов. Необходимость сокращения сроков строительства и увеличения производительности труда в бурении ставит задачу повышения не только точности соответствующей измерительной аппаратуры, но и оперативности получения инклинометрической информации,
* а также сокращения времени при проведении инклинометрических работ.
В последние годы значительно возросли требования к точности достижения проектной точки забоя и к повторению проектного профиля скважины. Наличие на рынке инклинометрических телесистем зарубежного производства не позволяет решить проблему оснащения буровых бригад современной техникой из-за ее высокой стоимости. Современные
* отечественные разработки при всем своем многообразии обладают низкой точностью и надежностью.
В связи с этим, актуальной является задача повышения точности инклинометров, которая может быть достигнута не только улучшением характеристик первичных датчиков, но и применением алгоритмов, учитывающих их пространственное положение и дискретность получаемой
* первичной информации.
Использование принципа второй гармоники при построении магнитометров требует значительных схемотехнических затрат, что в свою очередь приводит к увеличению массогабаритных показателей конструкции, а также к ухудшению метрологических характеристик из-за временного и температурного дестабилизирующих факторов. Разработка магнитометра, основанного на измерении площади под кривой сигнала, значительно
* уменьшит массу и габариты инклинометра, повысит его метрологические характеристики и надежность.

Зенитный угол
Рис. 2.26 - Максимальная абсолютная погрешность расчета визирного угла по
функции (2.35).
Рис. 2.27 - Распределение абсолютной погрешности расчета визирного угла по
функции (2.35)
Поскольку акселерометр Ь3 не несет информации о визирном угле, то в функции (2.44) невозможна взаимная компенсация абсолютных погрешностей