Способ измерения положения снаряда в скважине

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ1076 9) СПУБЛИН и Е 21 В 47/022 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ ЕТЕПЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамениинститут геофизики Уральского научногоцентра АН СССР(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ СНАРЯДА В СКВАЖИНЕ, вклю.чающий погружение датчиков компонентов,размещенных в корпусе снаряда, в скважину, измерение с помощью их компонентовмагнитного поля Земли и компонентов силытяжести и вычисление по ним угловых координат, отличающиися тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, датчика компонентов устанав- ливают в корпусе снаряда неподвижно так, что их оси чувствительности образуют измерительную ортогональную систему координат, в которой соответственные оси чувствительности датчиков .компонентов магнитного поля и датчиков компонентов силы тяжести параллельны, затем производят отсчет значений сигналов датчиков на поверхности при совмещеции осей координат измерительной системы с осями определенной заранее опорной системы координат, после чего производят отсчеть 1 датчиков в скважине, вычисляют для каждого отсчета систему углов Эйлера и определяют угловое положение снаряда относительно опорной, системы координат.1076573 15 20 25 ЗО 35 со 5 а с 05 11 с 05 7 - 51 п а 51 п У - с 05 Н с 05 Р 51 п 7 - 51 п а с 05 7 с 05 Ы 51 п 13 51 п Ю с 05с 05 7 + с 05 а 51 п 7 - 51 п Й с 05 13 5 и 7 + 51 п Ы с 05 7 51 п а 51 п 13 Нх Ьу Ь Ну 51 п Р 51 п 7 с 05 13- 51 П 13 С 05 7 где ы,Ф, У -- система углов Эйлера,После упрощения системы линейныхуравнений этого преобразования может бытьполучена система уравнений:НХ СО 5 Ы+ Н яПЫ=- (Ь - Н СО 5)х/яп,дЬ 51 п ) - Ьх со= (Н - Ьс 05/1)к1/яппи,не имеющая однозначного решения относительно углов.Аналогичную систему уровнений можно"записать для компонентов вектора силь 1 тяжести:Р, созы+ Р 51 ПЫ= (Р -- Р, созФ)1/яппиРуЯПУ - Рсо 5 У= (Р - рсоз) /51 п/3, 35Теперь число уравнений превышает число неизвестных. Это позволяет исключитьодно из уравнений, что приводит к сокращеИзобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и предназначено для дистанционного определения положения ствола скважины в пространстве или для привязки в пространстве измерительной системы координат при векторных измерениях скважин.Известен способ определения угла отклонения скважины, основанный на измерении компонента силы тяжести. Здесь измерительная система коорлинат подвижна относительно корпуса снаряда и ориентируется с помощью груза-эксцентрика 1.Известен также способ измерения положения снаряда в скважине, включающий погружение датчиков компонентов, размещенных в корпусе снаряда, в скважину, измерение с помощью их компонентов магнитного поля Земли и компонентов силы тяжести и вычисление по ним угловых координат 2.Нелостатком известного способа является недоопределенность положения снаряда в пространстве (улается измерить только два угла из трех), а также наличие составляющей погрешности, обусловленной трением в подвесах.Цель изобретения - повышение точности и расц 1 ирение диапазона измерений.Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения положения снаряда в скважине, включающему погружение датчиков компонентов, размещенных в корпусе снаряла, в скважину, измерение с помощью их компонентов магнитного поля Земли и компонентов силы тяжести и вычисление по ним угловых координат, устанавливают датчики компонентов в корпусе снаряда неподвижно так, что их оси чувствительности образуют измерительную ортогональную систему координат, в которой соответственные оси чувствительности датчиков компонентов магнитного поля и датчиков компонентов силы тяжести параллель. ны, затем производят отсчет значений сиг. налов датчиков на поверхности при совмещении осей коорлинат измерительной сис. темы с осями определенной заранее опорной системы координат, после чего производя 1 отсчеты датчиков в скважине, вычисляют для каждого отсчета систему углов Эйлера и определяют угловое положение снаряда относительно опорной системы координат. Сущность преллагаемого способа заключается в одновременном измерении компонентов двух постоянных по величине и направлению векторов: вектора индукции магнитного поля Земли и вектора силы тяжести,В качестве датчиков компонентов вектора индукции магнитного поля могут применяться компонентные магнитомеры, например, широко применяемые в скважинной магнитометрии феррозондовые.В качестве датчиков компонентов вектора силы тяжести могут применяться компонент-. ные гравимеры или наклономерные устройства,Измерив значения компонентов в опорной (на поверхности) и в измерительной (в скважине) системах координат, можно установить связь через посредство матрицы переходов, выраженную через систему углов Эйлера,Пусть Н, Н, Н, - компоненты вектора индукции магнитного поля Земли, измеренные в опорной системе координат; Ь, Ь: Ь - компоненты того же вектора в измерйтельной системе координат; Р, Р Р компоненты вектора силы тяжести в опорной системе координат; р, р, р - компоненты вектора силы тяжести в йзмерительной системе координат.Для вектора индукции магнитного поля можно, например, записать преобразование: нию числа измеряемых компонентов желаемым образом, Вычисляемые по трем уравнениям три угла позволяют однозначно определить положение измерительной системы коорлинат, а, следовательно, и корпуса снаряда в пространстве,Дополнительное упрощение системы уравнений может быть получено целесообразной ориентацией систем координат относительно измеряемых векторов, например, верти кально-азимутальной для опорной и осе вой для измерительной. Просмотрим решение такого варианта.Пусть исходной будет система уравнений; Нсозс(+ Н 51 пс(= (Ь - Н сов/1) 1/51 п/3Ьу БПУ - Ь созУ = (Н - - Ьсо 5/1)1/51 пфРсозе+ Ряпб=- (р - Р созр) 151 п/8076573,Составитель И. КарбачинскаяТехред И. Верес Корректор О. ТигорТираж 564 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийП 3035, Москва, Ж - 35, Раушская иаб, д, 4/5филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор П. МакаревичЗаказ 695/29 При предложенной ориентации систем координат Ну -- Р= Р= О.Тогда система уравнений упростится:Нсозе= (й - Н созе) 1(яппи6 у з 1 пГ - йсозГ= (Нх - Ьх Сааб) 1(51 п(1рх - Р созе= 0Рещение системы имеет вид;ф= агссозфа= агссоз (6 - Н, созе) 1(няп Г= агс яп (Нх - 6 сову) 1(яп) х + у+ Фагс (д .ф.Использование предлагаемого способа позволяет значительно упростить конструкциюснаряда по сравнению с инклинометром ИТ - 200, которым оснащены производственные организации Министерства геологии.Технические преимушества, прежде всего, определяются отсутствием карданова подвеса, обладающего зоной нечувствительности вследствие трения в опорах и токосъемниках и ограничивающим скорость измерений временем успокоения измерительной сис темы. Вторым важным достоинством являет.10 ся расширение функциональных возможностей.