RU2131029C1 - Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip - Google Patents
Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131029C1 RU2131029C1 RU97107929A RU97107929A RU2131029C1 RU 2131029 C1 RU2131029 C1 RU 2131029C1 RU 97107929 A RU97107929 A RU 97107929A RU 97107929 A RU97107929 A RU 97107929A RU 2131029 C1 RU2131029 C1 RU 2131029C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- signals
- variation
- angles
- cycles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано для контроля комплекса параметров пространственной ориентации траектории скважины и скважинных объектов. The invention relates to the field of field geophysics and can be used to control a set of parameters of the spatial orientation of the well trajectory and well objects.
Известен способ контроля комплексов параметров траектории скважины, реализованной в устройстве [1], включающий измерение трех ортогональных составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли с помощью трехкомпонентного феррозондового датчика азимута, измерение синусов и косинусов соответственно зенитного и визирного углов с помощью маятникового преобразователя по кинематической схеме карданного подвеса, на осях вращения которого установлены синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы, и определение по измеренным сигналам азимута, и определение по измеренным сигналам азимута, зенитного и визирного углов [1]. A known method of controlling the complexes of parameters of the well trajectory implemented in the device [1], including measuring three orthogonal components of the Earth’s magnetic field vector using a three-component flux-probe azimuth sensor, measuring the sines and cosines of respectively zenith and sighting angles using a pendulum converter according to the kinematic scheme of the gimbal , on the axis of rotation of which sine-cosine rotary transformers are installed, and determination by measured signal m azimuth, and the determination of the measured signals azimuth, anti-aircraft and sighting angles [1].
Известен также способ контроля комплекса параметров траектории скважины, реализованный в устройстве [2], включающий измерение трех неортогональных составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли с помощью феррозондового датчика азимута, измерение синусов и косинусов соответственно зенитного угла, визирного угла и угла неортогональной установки первого и второго феррозондов в датчике азимута и определение по измеренным сигналам азимута, зенитного и визирного углов [2]. There is also a method of controlling the complex of parameters of the well’s trajectory, implemented in the device [2], which includes measuring three non-orthogonal components of the Earth’s magnetic field vector using a flux-probe azimuth sensor, measuring sines and cosines of the zenith angle, sighting angle, and non-orthogonal installation angle of the first and second flux probes in the azimuth sensor and the determination of the measured azimuth signals, anti-aircraft and sighting angles [2].
Недостатки аналогов следующие. Сложность конструкции и низкая точность, обусловленные наличием механических вращающихся частей преобразователя зенитного угла в карданном подвесе, характеризующихся моментом сил трения в опорах подвеса, обуславливающих погрешность определения искомых угловых параметров. The disadvantages of the analogues are as follows. The complexity of the design and low accuracy due to the presence of mechanical rotating parts of the zenith angle converter in the gimbal, characterized by the moment of frictional forces in the suspension supports, causing the error in determining the desired angular parameters.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения угловых параметров пространственной ориентации скважинных объектов, включающий установку в корпусе скважинного прибора трехкомпонентного феррозондового магнитометра и преобразователя визирного угла, выполненного в виде относительного маятника с установленным на оси его вращения синусно-косинусным вращающимся трансформатором (СКВТ), причем оси чувствительности феррозондов ориентированы ортогонально друг другу, а ось третьего феррозонда и ось вращения маятника совпадают с продольной осью корпуса скважинного прибора, измерение сигналов с феррозондов, пропорциональных проекциям полного вектора напряженности геомагнитного поля на оси их чувствительности и сигналов с СКВТ, пропорциональных синусу и косинусу визирного угла, и определение зенитного угла, угла магнитного наклонения и азимута по измеренным сигналам [3]. The closest in technical essence and the achieved result is a method of measuring the angular parameters of the spatial orientation of well objects, including the installation of a three-component flux-gate magnetometer and a sighting angle transducer in the body of the downhole tool, made in the form of a relative pendulum with a sine-cosine rotary transformer mounted on its axis of rotation (SKVT ), and the sensitivity axes of the fluxgates are oriented orthogonally to each other, and the axis of the third fluxgate and the axis of rotation of the pendulum coincide with the longitudinal axis of the body of the downhole tool, measuring signals from flux-gates proportional to the projections of the total vector of the geomagnetic field strength on the axis of their sensitivity and signals from SECS proportional to the sine and cosine of the viewing angle, and determining the zenith angle, the angle of magnetic inclination and azimuth according to the measured signals [3].
Недостатки прототипа. Сложность определения угла магнитного наклонения, зенитного угла и азимута, обусловленная громоздкими зависимостями измеряемых сигналов с искомыми угловыми параметрами, а также применением процедуры наземных измерений и низкая точность, обусловленная тем, что угол магнитного наклонения определяют на поверхности Земли, а при обработке результатов измерений не учитывают его изменение по глубине траектории скважины. The disadvantages of the prototype. The complexity of determining the angle of magnetic inclination, zenith angle and azimuth, due to the cumbersome dependences of the measured signals with the desired angular parameters, as well as the use of ground-based measurements and low accuracy, due to the fact that the angle of magnetic inclination is determined on the Earth's surface, and is not taken into account when processing the measurement results its change in depth of the trajectory of the well.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности и упрощение определения азимута α, зенитного θ угла и угла магнитного наклонения ν путем циклического варьирования теоретических значений искомых углов α, θ и ν, выполнение промежуточных вычислений и сравнение модулей разности теоретических значений промежуточных параметров и параметров, определенных путем измерений сигналов с феррозондов и СКВТ и каждой точке изменения по траектории скважины. The problem to which the invention is directed is to increase the accuracy and simplify the determination of azimuth α, zenith angle θ and angle of magnetic inclination ν by cyclically varying the theoretical values of the desired angles α, θ and ν, performing intermediate calculations and comparing the moduli of the difference of the theoretical values of the intermediate parameters and parameters determined by measuring signals from flux gates and SLE and at each point of change along the well path.
Поставленная задача достигается тем, что в способе [3] определения угла магнитного наклонения ν, зенитного θ угла и азимута α, включающем установку в корпусе скважинного прибора трехкомпонентного феррозондового магнитометра и преобразователя визирного угла, выполненного в виде одностепенного маятника с установленным на оси его вращения СКВТ, причем оси чувствительности феррозондов ориентированы ортогонально друг к другу, а ось третьего феррозонда и ось вращения маятника совпадают с продольной осью корпуса скважинного прибора, измерение сигналов с феррозондов TX, TY, TZ, пропорциональных проекциям полного вектора напряженности геомагнитного поля на оси их чувствительности и сигналов с СКВТ, пропорциональных синусу и косинусу визирного угла φ, определяют приведенные значения сигналов с феррозондов и СКВТ, по которым находят соотношения
задают диапазоны варьирования определяемых углов α, θ и υ, задают циклы последовательного варьирования по углам α, θ и ν, с равномерным шагом квантования, для каждого значения заданного угла αi, θi и υi, в точке циклов варьирования определяют теоретические значения
tXi= cosυicosθicosαi-sinυisinθi,
tYi= -cosυisinαi,
tZi= cosυicosαisinθi+sinυicosθi,
находят модули разностей задают численное значение параметра E, с которым осуществляют сравнение всех трех модулей разности так, что если хотя бы один из модулей разностей имеет величину, большую, чем параметр E, то продолжают последовательные циклы варьирования, а если все три модуля разностей одновременно имеют величины, меньшие или равные параметру E, то циклы варьирования прекращают, а текучие значения углов αi, θi и υi, принимают как искомые угол магнитного наклонения υ, азимут α и зенитный угол θ, причем приведенные значения сигналов с феррозондов и СКВТ определяют следующим образом:
где TX, TY, TZ - измерительные сигналы с феррозондов, US и UC - сигналы с синусной и косинусной обмоток СКВТ; шаги квантования по углам α, θ и υ задают равными требуемой точности определения соответственно угла магнитного наклонения, азимута и зенитного угла, а значение параметра E принимают меньшим или равным наименьшему значению из заданных шагов квантования.This object is achieved in that in the method [3] for determining the angle of magnetic inclination ν, zenith angle θ and azimuth α, which includes installing a three-component flux-gate magnetometer and a sighting angle transducer in the downhole tool housing, made in the form of a single-stage pendulum with an SCVT mounted on its axis of rotation moreover, the sensitivity axes of the fluxgates are oriented orthogonally to each other, and the axis of the third fluxgate and the axis of rotation of the pendulum coincide with the longitudinal axis of the body of the downhole tool, measured signals from flux gates T X , T Y , T Z proportional to the projections of the full vector of the geomagnetic field intensity on the axis of their sensitivity and signals from SECS proportional to the sine and cosine of the viewing angle φ, determine the reduced values of signals from flux gates and SEC, according to which
specify the ranges of variation of the determined angles α, θ and υ, set cycles of sequential variation in the angles α, θ and ν, with a uniform quantization step, for each value of the given angle α i , θ i and υ i , at the point of the variation cycles determine the theoretical values
t Xi = cosυ i cosθ i cosα i -sinυ i sinθ i ,
t Yi = -cosυ i sinα i ,
t Zi = cosυ i cosα i sinθ i + sinυ i cosθ i ,
find difference modules set the numerical value of the parameter E, with which all three difference modules are compared so that if at least one of the difference modules has a value greater than the parameter E, sequential cycles of variation are continued, and if all three difference modules simultaneously have values smaller or equal to the parameter E, the cycles of variation cease, and the flowing values of the angles α i , θ i and υ i are taken as the desired angle of magnetic inclination υ, azimuth α and zenith angle θ, and the values of signals from flux gates and SECS are determined Pour as follows:
where T X , T Y , T Z - measuring signals from flux gates, U S and U C - signals from the sine and cosine windings of an SCR; the quantization steps along the angles α, θ, and υ are set equal to the required accuracy of determining respectively the angle of magnetic inclination, azimuth, and zenith angle, and the value of the parameter E is taken to be less than or equal to the smallest value from the given quantization steps.
На фиг. 1 представлена кинематическая схема, а на фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ, включающего установку в корпусе 1 скважинного прибора трех ортогонально ориентированных феррозондов 2, 3 и 4 и преобразователя визирного угла, выполненного в виде одностепенного маятника 5 с установленным на оси его вращения СКВТ 6, причем ось чувствительности третьего феррозонда 4 и ось вращения маятника 5 совпадают с продольной осью корпуса 1. Функциональная схема (фиг. 2) устройства также содержит генераторы возбуждения феррозондов 7 и СКВТ 11, аналоговые коммутаторы 8, 12 и 14, избирательный усилитель 9, фазочувствительные детекторы 10 и 13, интегратор 15, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 16, блок передачи данных 17, ЭВМ 18 и блок управления 19. In FIG. 1 is a kinematic diagram, and FIG. 2 is a functional diagram of a device that implements the proposed method, comprising installing three orthogonally
Работа устройство заключается в следующем. Генератор возбуждения 7 обеспечивает подачу напряжения необходимой амплитуды и частоты на последовательно соединенные обмотки возбуждения феррозондов 2, 3 и 4. Сигналы TX, TY и TZ, пропорциональные проекциям напряженности геомагнитного поля на оси чувствительности феррозондов 2, 3 и 4, последовательно через аналоговый коммутатор 8 поступают на вход избирательного усилителя 9. Синусоидальное напряжение удвоенной частоты с выхода избирательного усилителя 9 детектируется в фазочувствительном детекторе 10 и через третий аналоговый коммутатор 14 подается на вход интегратора 15, в котором преобразуется уровень постоянного напряжения, пропорционального соответственно сигналам TX, TY и TZ. Обмотка возбуждения СКВТ 6 запитывается от генератора 11, а выходные сигналы US и UC, пропорциональные соответственно синусу и косинусу визирного угла φ, через второй аналоговый коммутатор 12, второй фазочувствительный детектор 13 и третий аналоговый коммутатор 14 последовательно поступают на вход интегратора 15, в котором также преобразуются в уровень постоянного напряжения, пропорционального соответственно сигналам US и UC. Далее сигналы TX, TY, TZ, US и UC преобразуются в АЦП 16 в цифровые коды, которые посредством блока передачи данных 17 поступают в ЭВМ 18.The operation of the device is as follows. The
Блок управления 19 отрабатывает необходимые управляющие команды на аналоговые коммутаторы 8, 12 и 14, фазочувствительные детекторы 10 и 13, интегратор 15, АЦП 16, блок передачи данных 17, а также обеспечивает поступление тактовых импульсов на генераторы 7 и 11. The
Таким образом, в каждой точке измерения по траектории скважины в ЭВМ 18 формируются коды, соответствующие измеренным сигналам TX, TY, TZ, US и UC, причем US соответствует синусу визирного угла, UC - косинусу визирного угла, а сигналы с феррозондов связаны с азимутом α, зенитным углом θ, визирным углом φ, углом магнитного наклонения υ и величиной полного вектора напряженности геомагнитного поля T следующими уравнениями:
TZ = T[cosυcosαsinθ+sinυcosθ].
Способ определения азимута α, зенитного угла θ и угла магнитного наклонения υ по измеренным сигналам с феррозондов TX, TY, TZ и сигналам с СКВТ US и UC заключается в следующем. Определяют приведенные значения сигналов
Затем определяют промежуточные параметры:
Задают диапазоны варьирования определяемых углов α, θ и υ, задают циклы последовательного варьирования по углам α, θ и υ , с равномерным шагом квантования, после чего для каждого значения заданного угла αi, θi и υi в точке циклов варьирования определяют теоретические значения:
находят модули разностей задают численное значение параметра E, с которым осуществляют сравнение всех трех модулей разностей так, что если хотя бы один из модулей разностей имеет величину, большую, чем параметр E, то есть
то продолжают последовательные циклы варьирования, а если все три модуля разностей одновременно имеют величины, меньшие или равные параметру E, то есть
то циклы варьирования прекращают, а текущие значения углов αi, θi и υi принимают как искомые угол магнитного наклонения υ, азимут α и зенитный угол θ, причем шаги квантования по углам α, θ и υ задают равными требуемой точности определения данных углов, а значение параметра E принимают меньшим или равным наименьшему значению из заданных шагов квантования.Thus, at each measurement point along the well path in the
T Z = T [cosυcosαsinθ + sinυcosθ].
The method for determining the azimuth α, zenith angle θ, and magnetic inclination angle υ from the measured signals from flux gates T X , T Y , T Z and signals from SECS U S and U C is as follows. Determined signal values
Then determine the intermediate parameters:
The ranges of variation of the determined angles α, θ and υ are set, the cycles of sequential variation in the angles α, θ and υ are set, with a uniform quantization step, after which theoretical values are determined for each value of the given angle α i , θ i and υ i at the point of the variation cycles :
find difference modules set the numerical value of the parameter E with which all three difference modules are compared so that if at least one of the difference modules has a value greater than the parameter E, i.e.
then sequential cycles of variation continue, and if all three modules of differences at the same time have values less than or equal to the parameter E, i.e.
then the cycles of variation are stopped, and the current values of the angles α i , θ i and υ i are taken as the desired angle of magnetic inclination υ, azimuth α and zenith angle θ, and the quantization steps at angles α, θ and υ are set equal to the required accuracy of determining these angles, and the value of the parameter E is taken to be less than or equal to the smallest value from the given quantization steps.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность и упростить определение искомых углов α, θ и υ путем циклического варьирования теоретических значений данных углов, выполнения промежуточных вычислений и сравнения модулей разностей теоретических значений промежуточных параметров и параметров, определенных путем измерений сигналов с феррозондов и СКВТ. So, the claimed invention allows to increase the accuracy and simplify the determination of the desired angles α, θ and υ by cyclically varying the theoretical values of these angles, performing intermediate calculations and comparing the modules of the differences of the theoretical values of the intermediate parameters and parameters determined by measuring signals from flux gates and SECS.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1078041, М. кл. E 21 B 47/02, 1984 г.Sources of information
1. USSR author's certificate N 1078041, M. cl. E 21 B 47/02, 1984
2. Авторское свидетельство СССР N 1208208, М. кл. E 21 B 47/02, 1986 г. 2. Copyright certificate of the USSR N 1208208, M. cl. E 21 B 47/02, 1986
3. Авторское свидетельство СССР N 1543060, М. кл. E 21 B 47/02, 1987 г. (прототип). 3. Copyright certificate of the USSR N 1543060, M. cl. E 21 B 47/02, 1987 (prototype).
Claims (1)
находят модули разностей задают численное значение параметра Е, с которым осуществляют сравнение всех трех модулей разностей так, что если хотя бы один из модулей разностей имеет величину, большую, чем параметр Е, то продолжают последовательные циклы варьирования, а если все три модуля разностей одновременно имеют величины, меньшие или равные параметру Е, то циклы варьирования прекращают, а текущие значения углов αi, θi и υi принимают как искомые угол магнитного наклонения υ, азимут α и зенитный угол θ.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что приведенные значения сигналов с феррозондов и СКВТ определяют следующим образом:
где Tx, Ty, Tz - измеренные сигналы с феррозондов: Us и Uc - сигналы с синусной и косинусной обмоток СКВТ, шаги квантования по углам α, θ и υ задают равными требуемой точности определения соответственно угла магнитного наклонения υ, азимута α и зенитного угла θ, а значение параметра Е принимают меньшим или равным наименьшему значению из заданных шагов квантования.1. The method of determining the azimuth, zenith angle and angle of magnetic inclination, including the installation in the body of a downhole tool of a three-component flux-gate magnetometer and a transducer of the viewing angle, made in the form of a single-stage pendulum with a sine-cosine rotary transformer (SCRT) mounted on its axis of rotation, and the sensitivity axis fluxgates are oriented orthogonally to each other, and the axis of the third fluxgate and the axis of rotation of the pendulum coincide with the longitudinal axis of the body of the downhole tool, as measured s signals ferroprobes T x, T y, T z , proportionate projections of the total vector of the geomagnetic field on-axis sensitivity, and the signals from resolver proportional to the sine and cosine of the sight angle φ, and the determination of the zenith angle θ, the angle of magnetic inclination υ and azimuth α from the measured signals, characterized in that the reduced values of the signals from the flux gates -T
find difference modules set the numerical value of the parameter E, with which all three difference modules are compared so that if at least one of the difference modules has a value greater than the parameter E, sequential cycles of variation continue, and if all three difference modules simultaneously have values smaller or equal to the parameter E, the cycles of variation cease, and the current values of the angles α i , θ i and υ i take as the desired angle of magnetic inclination υ, azimuth α and zenith angle θ.
2. The method according to claim 1, characterized in that the values of the signals from the flux gates and SLE are determined as follows:
where T x , T y , T z are the measured signals from flux gates: U s and U c are the signals from the sine and cosine windings of an SCR, the quantization steps at angles α, θ, and υ are set equal to the required accuracy of determining, respectively, the angle of magnetic inclination υ, azimuth α and zenith angle θ, and the value of the parameter E is taken to be less than or equal to the smallest value from the specified quantization steps.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97107929A RU2131029C1 (en) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97107929A RU2131029C1 (en) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97107929A RU97107929A (en) | 1999-04-27 |
RU2131029C1 true RU2131029C1 (en) | 1999-05-27 |
Family
ID=20192966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97107929A RU2131029C1 (en) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131029C1 (en) |
-
1997
- 1997-05-13 RU RU97107929A patent/RU2131029C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Исаченко В.Х. Инклонометрия скважин, М., Недра, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2187487C (en) | Rotating magnet for distance and direction measurements | |
CA1194111A (en) | Borehole azimuth determination using magnetic field sensor | |
JPH08512125A (en) | Method and apparatus for measuring the position and orientation of an object in the presence of interfering metals | |
US3587175A (en) | Method and apparatus for borehole directional logging | |
GB2135449A (en) | Borehole survey system | |
US5689445A (en) | Electronic compass and attitude sensing system | |
US4972150A (en) | Plural coil induction device and method for determining in a borehole the azimuth and slope of a discontinuity layer in a homogeneous environment | |
RU2131029C1 (en) | Method of determination of azimuth, zenith angle and angle of dip | |
US4614040A (en) | Borehole survey system and method of determining the difference in borehole azimuth at successive points | |
CA2484104C (en) | Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole | |
Sapunov et al. | Theodolite-borne vector Overhauser magnetometer: DIMOVER | |
JPH10318748A (en) | Method and system for measuring position | |
RU2365877C1 (en) | Method for definition of magnet deviation on movable object | |
RU2166735C1 (en) | Device for remote determination of coordinates and attitude of object (versions) | |
RU2653599C1 (en) | Method of measurement of the magnetic course of a mobile object and the device for its implementation | |
Schonstedt et al. | Airborne magnetometer for determining all magnetic components | |
RU2103664C1 (en) | Device for remote determination of position of object ( versions ) | |
RU2134426C1 (en) | Method of determination of moving object poisson coefficients | |
RU2018886C1 (en) | Method of electromagnetic logging of wells | |
RU2168188C1 (en) | Process determining projections of magnetic induction vector of geomagnetic field from mobile object ( versions ) | |
RU2018646C1 (en) | Magnetic azimuth sensor | |
RU2073891C1 (en) | Device for determining the geomagnetic field components on board of moving ferromagnetic carrier and components of proper magnetic field | |
RU2071097C1 (en) | Process for measuring magnetic field by quantum magnetometer | |
RU2236029C1 (en) | Device for measuring flux density of geomagnetic field from mobile object | |
RU2096818C1 (en) | Method determining poisson's ratio of mobile object and device for its realization |