[go: up one dir, main page]

SU1002551A1 - Gyroscopic inclination meter - Google Patents

Gyroscopic inclination meter Download PDF

Info

Publication number
SU1002551A1
SU1002551A1 SU813336885A SU3336885A SU1002551A1 SU 1002551 A1 SU1002551 A1 SU 1002551A1 SU 813336885 A SU813336885 A SU 813336885A SU 3336885 A SU3336885 A SU 3336885A SU 1002551 A1 SU1002551 A1 SU 1002551A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
angular velocity
gyroscope
velocity sensor
inclinometer
degree
Prior art date
Application number
SU813336885A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Андреевич Салов
Ростислав Иванович Кривоносов
Виктор Петрович Ильчанинов
Геннадий Александрович Михайлов
Игорь Александрович Сеземов
Сергей Константинович Поканещиков
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики
Priority to SU813336885A priority Critical patent/SU1002551A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1002551A1 publication Critical patent/SU1002551A1/en

Links

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Description

на пор док точнее, чем один датчик угловой скорости в описываемом устройстве , так как он работает в компенсационном режиме на уровне сигнала харайГ еризующего порог- чувствительности , и линейность датчика не играет роли; сложность конструкции; недостаточна  точность.an order of magnitude more accurate than a single angular velocity sensor in the device being described, since it operates in compensation mode at the level of the signal of the criticalizing sensitivity, and the linearity of the sensor does not matter; design complexity; insufficient accuracy.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности измерений и упрощение конструкции.The aim of the invention is to improve the accuracy and reliability of measurements and simplify the design.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в гироскопическом инклинометре, содержащем корпус, трехстепенной гироскоп , два датчика угла поворота, эа крепленных на подвижной эксцентричной рамке, измерительный датчик угловой скорости, моментный двигатель, преобразовательный блок и два цифровых фазометра, датчик угловой скорости установлен на наружной рамке трехстепенного гироскопа, причем ось чувствительности датчика угловой скорости расположена перпендикул рно вектору кинетического момента трехстепенного гироскопа, выход датчика угловой скорости соединен с моментным двигателем , статор которого размещен на наружной рамке гироскопа, а ротор на внутренней.The goal is achieved by the fact that in a gyro inclinometer containing a body, a three-degree gyroscope, two angle sensors, mounted on a moving eccentric frame, an angular velocity measuring sensor, a torque motor, a conversion unit and two digital phase meters, an angular velocity sensor is mounted on the outer frame a three-degree gyroscope, with the axis of sensitivity of the angular velocity sensor located perpendicular to the kinetic moment vector of the three-degree gyroscope, the output of the sensor Glov speed coupled with torque motor, whose stator is arranged on the outer frame of the gyroscope and the inner rotor.

При этом цифровые фазометры расположены в наземной части инклинометра, выходыкоторых соединены с регистратором .At the same time, digital phase meters are located in the ground part of the inclinometer, the outputs of which are connected to the recorder.

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройс ва; на фиг. 2 - фу н кцио и альн а .FIG. 1 is a schematic diagram of the device; in fig. 2 - fn n kcio and al.

В корпусе 1 помещен свободный трехстепенной гироскоп 2 (фиг. 1. На наружной рамке трехстепенного гироскопа жестко закреплены измерительный датчик угловой скорости 3, моментный двигатель 4,датчик угла поворота БСКТ 5, статор которого соединен с эк сцентричнойрамкой 6. Эксцентрична  рамка состоит из. корпуса ч груза 7, смещенного относительно оси поворота. С корпусом эксцентричной рамки жестко св зан корпус второго датчика угла поворота БСКТ 8, на валу ротора которого закреплен ма тник 9. БСКТ расположен в плоскости, перпендикул рной относительно смещенного груза эксцентричной рамки. Сигналы с БСКТ 5 и СБКТ 8 поступают в преобразовательный блок 10.A free three-degree gyroscope 2 is placed in the housing 1 (Fig. 1. A measuring angular velocity sensor 3, a torque motor 4, a BSKT rotation angle sensor 5, the stator of which is connected to the eccentric frame 6) are rigidly fixed to the outer frame of the three-power gyroscope. The eccentric frame consists of the housing of the load 7, displaced relative to the axis of rotation. The case of the second angle-of-rotation sensor BSKT 8 is rigidly connected with the case of the eccentric frame, on the shaft of the rotor of which there is an antenna 9. The BSKT is located in a plane perpendicular to tionary frame offset eccentric load. Signals from BSKT SBKT 5 and 8 enter the converter unit 10.

На функциональной схеме устройства показана взаимосв зь измерительных и преобразовательных элементов, которые включены в следующей последовательности: сигнал с измерительного датчика угловой скорости 3 поступает на усилитель 11 и с усилител  на моментный двигатель 4. С БСКТ 5 сигнал поступает в фазосдвигающую цепь 12, котора  св зана через преобразователь 13 с блоком измерени  азимута наземной панели. С БСКТ 8 сигнал поступает в фазосдвигающую цепь 14, котора  св зана через преобразователь 15 и соединительный кабель 16 с блоком измерени зенитного угла наземной панели. Блок измерени  азимутального угла наземной панели представл ет собой преобразователь 1.7 и цифровой фазометр 18, а бло измерени  зенитного угла - преобразо ёатель . 19 и цифровой фазометр 20. С цифровых фазометров сигналы поступают в регистратор 21 и в виде цифры фиксируютс  цифропечатающим устройством 22The functional diagram of the device shows the relationship of the measuring and conversion elements, which are included in the following sequence: the signal from the measuring angular velocity sensor 3 is fed to the amplifier 11 and from the amplifier to the torque motor 4. From the BSKT 5 signal goes to the phase-shifting circuit 12, which is connected through a converter 13 with a unit for measuring the azimuth of the ground panel. With BCCT 8, the signal enters the phase-shifting circuit 14, which is connected via a converter 15 and a connecting cable 16 to a unit for measuring the zenith angle of the ground panel. The ground panel azimuth angle measurement unit is a transducer 1.7 and a digital phase meter 18, and a zenith angle measurement unit is a transducer. 19 and the digital phase meter 20. From the digital phase meters, the signals enter the recorder 21 and are recorded in the form of a digit using a digital printer 22

Преобразователи азимутального и зенитного углов, цифровые фазометры, регистратор и цифропечатающее устройство заключены в наземной панели 23.Azimuth and zenith angle transducers, digital phase meters, a recorder and a digital printing device are enclosed in a ground panel 23.

При измерении кривизны скважины продольна  ось прибора устанавливаетс  параллельно оси скважины, котора  характеризуетс  азимутальным углом ot и зенитным : углом U . измерени  азимутального угла используетс  трехстепенной гироскоп 2, датчик угловой скорости 3, моментный двигатель 4 и датчик угла поворота БСКТ 5 (фиг. 1}. Так как ротор БСКТ 5 св зан с наружной рамкой трехстепенного гироскопа, а корпус с KOg iycoM эксцентричной рамки 6,то с него поступает сигнал, пропорциональный углу между плоскостью наклона (эксцентрична  рамка установитс  в плоскость наклона/ и некоторым направлением, которое задаетс  трехстепенным гироскопом. Трехстепенной гироскоп под действием возмущающих моментов прецессирует вокруг вертикальной оси вращени  наружной рамки, а датчик угловой скорости не реагирует на угловую скорость прецессии , так как вектор угловой скорости прецессии направлен по оси вращени  наружной рамки трехстепенного гироскопа и совпадает с направлением вектора кинетического момента гироскопического датчика угловой скорости. Ось чувствительности датчика угловой скорости составл ет некоторый угол с плоскостью меридиана и с него на усилитель поступает сигнал, пропорциональный углу рассогласовани  в, между проекцией вектора угловой скорости вращени . Земли вектором кинетического момента трехстепенного гироскопа (фиг. l). С усилител  сигнал поступает на моментный двигатель, который заставл ет прецессировать трехстепенной гироскоп до тех пор, пока он установитс  в плоскость меридиана и сигнал с датчика угловой скорости не будет равен нулю. Вектор кинетического момента. Н трехстепенного гироскопа устанавливаетс  по направлению на сервер. Вектор- кинетического момента Н датчика угловой скорости направлю по оси вращени  наружной рамки с трехстепенного гироскопа . СкважинМыЙ прибор во врем  коррекции останавливаетс , чтобы на него не оказывал вли ни  сигнал с датчика угловой скорости, возникающий при движении прибора по искривленному участку скважины, с БСКТ 5 сигнал поступает в фаэосдвигакидую цепь 12, котора  св зана через преобразователь 13 и соединительный кабель 16 с блоком измерени  азимута наземной панели , который состоит из преобразовател  17 и цифрового фазометра 18, сигнал с которого поступает в регистратор 21 и в виде цифры фиксируетс  цифропечатающим устройством 22.When measuring the curvature of the well, the longitudinal axis of the instrument is set parallel to the axis of the well, which is characterized by the azimuthal angle ot and the zenith angle: U. the azimuth angle measurement uses a three-degree gyroscope 2, an angular velocity sensor 3, a torque motor 4, and a BSKT rotation angle sensor 5 (Fig. 1}. Since the BSKT rotor 5 is connected to the outer frame of the three-degree gyroscope, and the housing with the KOg iycoM eccentric frame 6, then it receives a signal proportional to the angle between the inclination plane (the eccentric frame is set to the inclination plane / and some direction, which is set by the three-degree gyroscope. The three-degree gyroscope undergoes precession by the disturbing moments The vertical axis of rotation of the outer frame and the angular velocity sensor does not respond to the angular velocity of the precession, since the angular velocity vector of precession is directed along the axis of rotation of the outer frame of the three-degree gyroscope and coincides with the direction of the angular velocity vector of the gyroscopic angular velocity sensor. There is a certain angle with the plane of the meridian and from it the amplifier receives a signal proportional to the angle of mismatch in between the projection of the angular velocity vector grow rotation. Earth vector of the kinetic moment of the three-degree gyroscope (Fig. L). From the amplifier, the signal enters the torque motor, which causes the three-stage gyroscope to precess until it is set in the plane of the meridian and the signal from the angular velocity sensor is zero. Kinetic moment vector. An H three-degree gyro is set in the direction of the server. The vector-kinetic moment H of the angular velocity sensor is directed along the axis of rotation of the outer frame from a three-degree gyroscope. During the correction, the device stops the wells, so that it is not affected by the signal from the angular velocity sensor, which occurs when the device moves along the curved section of the well, with BSKT 5, the signal enters the photoelectric circuit 12, which is connected through the converter 13 and the connecting cable 16 s the azimuth measurement unit of the ground panel, which consists of a converter 17 and a digital phase meter 18, the signal from which is fed to the recorder 21 and is digitally recorded by a digital printing device 22.

Зенитный угол измер етс  с помощью БСКТ 8, на валу ротора которого закреплен ма тник 9. При измерении зенитного угла ротор БСКТ под действием ма тника поворачиваетс  на величину этого угла. Сигнал с БСКТ, пропордиональный синусу и косинусу зенитного угла, поступает в фазосдвигающую цепь 14 и через преобразователь 15 и соединительный кабель 16 в наземную панель 23. В наземной панели сигнал через преобразователь 19 и цифровой фазометр 20 поступает в регистратор 21 и в виде цифры фиксируетс  цифропечатающим устройством 22.The zenith angle is measured with the BSKT 8, on the shaft of the rotor of which the tandem 9 is fixed. When measuring the zenith angle, the BSKT rotor under the action of the tilt rotates by the magnitude of this angle. The signal from the BSKT, proportional to the sine and cosine of the zenith angle, enters the phase-shifting circuit 14 and through the converter 15 and the connecting cable 16 into the ground panel 23. In the ground panel, the signal through the converter 19 and digital phase meter 20 enters the recorder 21 and is digitally fixed by digitizing device 22.

Азимутальный и зенитный углы измер ютс  инклинометром непрерывно без остановки скважинного прибора, а дп  коррекции трехстепенного гироскопа скважинный прибор останавливаетс  на врем  коррекции, затем измерени  продолжаютс .The azimuth and zenith angles are measured by the inclinometer continuously without stopping the downhole tool, and the dp correction of the three-degree gyroscope downhole tool is stopped for the correction time, then the measurement continues.

В СССР гироскопические инклинометры серийно не выпускаютс , позтому технико-экономическое обоснование может быть проведено в сравнении в серийно выпускаемыми в нашей стране инклинометрами, в которых дл  определени  азимута используетс  магнитное поле Земли (кит, ик-2). Гироскопический инклинометр по сравнению с базовым образцом характеризуетс  надежным определением азимутальных и зенитных углов в скважинах, где невозможно непосредственное наблюдение за чувствительными элементами,так как изза вли ни  магнитных масс инклинометры , которые используют магнитное поле Земли, дают неверный результат; непосредственным измерением кривизны скважины внутри колонны стальных и легкосплавных бурильных труб без подъема их на поверхность, что позвол ет резко сократить объем спускоподъемных операций при проводке скважины непрерывностью измерений с коррекцией азимута во врем  остановки.In the USSR, gyroscopic inclinometers are not commercially produced, therefore a feasibility study can be carried out in comparison with commercially available inclinometers, which use the Earth's magnetic field (whale, infrared-2) to determine the azimuth. Compared with the base sample, a gyroscopic inclinometer is characterized by reliable determination of azimuthal and zenith angles in wells where direct observation of sensitive elements is impossible, since due to the influence of magnetic masses, inclinometers that use the Earth’s magnetic field give an incorrect result; direct measurement of the curvature of the well inside the column of steel and light-alloy drill pipes without lifting them to the surface, which drastically reduces the amount of round trip operations when the well is wired with measurement continuity with azimuth correction during a stop.

Вследствие этого резко сокращает с  врем  на инклинометрические измерени  и непроизводительные спускоподъемные операции бурильного инструмента . Это позвол ет повысить производительность буровых работ, особенно при наклонно направленном бурении. Так наклонно направленным способом в Западной Сибири проводитс  более 90% всех скважин, а инклинометрические измерени  при проводке этих скважин составл ют 30% от общего объема всех геофизических работ. На основании этого экономическа  эффективность от внедрени  одного гироинклинометра составл ет 48 тыс. руб. в год.As a result, it drastically reduces the inclinometric measurements and unproductive tripping operations of the drilling tool. This makes it possible to increase the productivity of drilling operations, especially in directional drilling. Thus, more than 90% of all wells are carried out in an obliquely directional way in Western Siberia, and inclinometric measurements during the drilling of these wells account for 30% of the total volume of all geophysical work. On the basis of this, the economic efficiency from the introduction of one gyro inclinometer is 48 thousand rubles. in year.

Claims (3)

1.Гироскопический инклинометр, содержащий корпус, трехстепенной гироскоп , два датчика угла поворота, закрепленных на подвижной эксцентричной рамке, измерительный датчик угловой, скорости, моментный двигатель, преобразовательный блок и два цифровых фазометра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности измерений и упрощени  конструкции, датчик угловой скорости установлен на наружной рамке трехстепенного гироскопа, причем ось чувст-. вительности датчика угловой скорости расположена перпендикул рно вектору кинетического момента трехстепенного гироскопа, выход датчика угловой скорости соединен с моментным двигателем , статор которого размещен на наружной рамке гироскопа, а ротор - на внутренней.1. A gyroscopic inclinometer comprising a housing, a three-degree gyroscope, two rotation angle sensors mounted on a moving eccentric frame, an angular measuring speed sensor, a torque motor, a conversion unit and two digital phase meters, characterized in that, in order to improve the accuracy and reliability of measurements and simplify the design, the angular velocity sensor is mounted on the outer frame of the three-degree gyroscope, and the axis is sensitive. The angular velocity sensor is located perpendicular to the kinetic moment vector of a three-degree gyroscope, the angular velocity sensor output is connected to a torque motor, the stator of which is placed on the outer frame of the gyroscope, and the rotor on the inner. 2.Инклинометр по п. 1, о т л и чающ ийс  тем, что цифровые фа зометры расположены в наземной части инклинометра, выходы которых соединены с регистратором.2. Inclinometer according to claim 1, which is based on the fact that the digital phase meters are located in the ground part of the inclinometer, the outputs of which are connected to the recorder. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Авторское свидетельство СССР по за вке 282223 /03,1. USSR author's certificate for application 282223/03, кл. Е 21 В 47/022, 1970.cl. E 21 B 47/022, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 450883, кл. Е 21 В 47/022, 1974.2. USSR author's certificate number 450883, cl. E 21 B 47/022, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2938961/03,3. USSR Author's Certificate for Application No. 2938961/03, кл. Е. 21 В 47/022, 1980. Фиг.1 n f Л //cl. E. 21 B 47/022, 1980. FIG. 1 n f L //
SU813336885A 1981-09-11 1981-09-11 Gyroscopic inclination meter SU1002551A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813336885A SU1002551A1 (en) 1981-09-11 1981-09-11 Gyroscopic inclination meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813336885A SU1002551A1 (en) 1981-09-11 1981-09-11 Gyroscopic inclination meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1002551A1 true SU1002551A1 (en) 1983-03-07

Family

ID=20976373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813336885A SU1002551A1 (en) 1981-09-11 1981-09-11 Gyroscopic inclination meter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1002551A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548397C1 (en) * 2014-01-29 2015-04-20 Александр Васильевич Шкуратов Pendulum inclination angle sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2548397C1 (en) * 2014-01-29 2015-04-20 Александр Васильевич Шкуратов Pendulum inclination angle sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4433491A (en) Azimuth determination for vector sensor tools
US3791043A (en) Indicating instruments
US4682421A (en) Method for determining the azimuth of a borehole
JPS6057007B2 (en) Borehole surveying equipment
US4559713A (en) Azimuth determination for vector sensor tools
US4293046A (en) Survey apparatus, method employing angular accelerometer
US4244116A (en) Devices for measuring the azimuth and the slope of a drilling line
CN109681189A (en) A kind of hole diameter sector cementing quality and track integrated measuring instrument
US4696112A (en) Bore hole navigator
SU1002551A1 (en) Gyroscopic inclination meter
JP3852592B2 (en) Gyro apparatus and method of using gyro apparatus for excavation
GB1306781A (en) Method and apparatus for borehole directional logging
RU96103393A (en) METHOD FOR DETERMINING AN AZIMUT AND ANTI-GRAIN ANGLE OF A WELL AND A GYROSCOPIC INCLINOMETER
SU901485A1 (en) Gyroscopic inclinometer
US4345454A (en) Compensating well instrument
US4437243A (en) Gyroscopic instrument
RU2507392C1 (en) Method for zenith angle and drift direction determination and gyroscopic inclinometer
US6556896B1 (en) Magnetic roll rate sensor
RU2104490C1 (en) Gyroscopic inclinometer and process of determination of angular orientation of drill-holes
GB1340198A (en) Electromagnetic surveying instruments
SU679796A1 (en) Magnetic compass with remote data transmission system
SU805228A1 (en) Device for well electro-logging
RU2172828C2 (en) Inclinometer
RU2134427C1 (en) Inclinometer (versions)
SU1257178A2 (en) Inclinometer azimuth transducer