Способ определения азимута

(51) 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР9 259775, кл. Е 21 В 47/02, 1967.Шумяловский Н.Н. и Блажкевич Б.И,К теории слабонасыщенных магнитомодуляционных датчиков напряженности магнитного поля. - Автоматика и телемеханика, 1950, В 6, с. 383-419,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АЗИИУТА(57) Изобретение относится к промышленному бурению и м.б. использованодля контроля траекторных параметровбуровых скважин. Цель изобретения -расширение диапазона применения эасчет обеспечения определения азимутапри наличии магнитного поля аномалии.Устанавливают феррозондовый датчик вплоскость наклона скважины и горизонтальную плоскость в точке измереЯО, 1377377 А 1 ния и определения показаний двух взаимно ортогональных феррозондов. Измеряют поэтапно при перемещении датчика от устья скважины до забоя.Показания феррозондов определяют на каждом этапе в трех близлежащих точках траектории скважины. На первом этапе датчйк устанавливают в точке траектории скважины, для которой известно истинное значение азимута. Перемещают датчик последовательно во вторую и третью точки измерения. Определяют изменение азимута и параметры магнитного поля аномалии. Корректируют показания феррозондов в третьей точке и вычисляют истинное значение азимута. Переходят к следующему этапу измерения, третью точку предыдущего этапа принимают эа начало отсчета. При достижении датчиком забоя, при окончании последнего цикла .измерений, имеют истинное значение азимута скважины и параметры аномальных магнитных полей по всей траектории скважины,Изобретение относится к промьппленному бурению и может быть использовано для контроля траекторных параметров буровых скважин.Целью изобретения является расши 5рение диапазона применения за счетобеспечения определения азимута приналичии магнитного поля аномалии.Способ основан на том, что при буренин скважины параметры ее траектории меняются с небольшой скоростьюпо глубине. Следовательно, при проведении измерений в нескольких близлежащих точках азимут скважины меняется 15практически линейно. Известно и то,что аномалии природного происхождения также приводят к достаточно медленным изменениям аномального магнитного поля но глубине. На основании 20этого можно, выбирая достаточно малоерасстояние между точками измерения,полагать линейное изменение величинымагнитного поля аномалии. При этомдопускается возможность произвольного 25изменения направления вектора магнитного поля аномалии при движении прибора от одной точки измерения к дру-,гой, что часто имеет место при прохождении датчика непосредственно через аномально магнитную область.Сигналы феррозондов пропорциональны синусу и косинусу угла между направлением магнитного поля и осьюферрозонда, При наличии магнитной35аномалии мы можем записать относительные сигналы феррозондов ф, и ав следующем виде:а= соя Ы+ усову,а= -яхп 0 - 1 с я 1 п р40где 1 - отношение величины поля аномалии к магнитному полю Земли;у - угол между направлением поляаномалии и осью ферроэонда;45Ы - истинное значение азимута.Определим сигналы феррозондов втрех точках измерения на одном изэтапов с учетом указанных выше допущений:а = сояЫ,50а,= -япЫ,а = соя(Ы+ 4 Ы/2) + 0,51 сов уа = -я 1 п( Ы + М/2) - 0,5 К в 1 пу.,а 1 = сов( Ы + йЫ) + к сову,а = -вп(Ы + ЬЫ) - 1 с я 1 йу. (2)Произведя некоторые преобразованияи учитывая малые изменения азимутапри близком расположении точек изме рения, т.е, заменяя я 1 п ОЫ= д и сов В 1= 1, получим:а + а - 2 а = 1 соя у - 1 соя11 И 51= -дс(-Ев 3.п(у, - Ы) = АСледующие преобразования основаны на переходе от суммы и разности тригонометрических функций к их произведениям: А Уз +УА 2(4) А 4 - А Уз - 7 я---- = -с ---- .А)+ А 2Из (4) можно определить значения у и у а, подставляя их в (3), получим 1 с и да". А - А Аагсд ---- агсср-,А А ЛгЛ 4 Ау = агс ----- агсСц - ",Аз + А А1 с = А/соя(у - Ы),дЫ= -Л 4 - Л Ся( )э ф( )Полученные соотношения дают полную информацию об азимуте скважиныи параметрах магнитного поля аномалии во второй и третьей точках измерения. Точность вычисления измененияазимута полностью определяется рас"стоянием между точками измерения. Выбирая это расстояние достаточно малым, можно обеспечить любую заранеезаданную точность определения азимута. Способ осуществляется следующим образом.Измерение сигналов двух взаимно ортогональных феррозондов производят при перемещении датчика от устья скважины к забою. На первом этапе датчик устанавливают в устье скважины либо в точке траектории скважины, для которой известно истинное значение азимута. Затем датчик перемещают последовательно во вторую и третью точки измерения и определяют показания феррозондов. Затем по соотноше1377377 ВНИКПИ Заказ 845/22 Тираж 530 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 киям (5) определяют изменение азиму-та и параметры магнитного поля аномалии в третьей точке измерения, ивлияние аномалии вычитается из сигналов феррозондов, т.е. для устранения5влияния магнитной аномалии показанияферрозондов в третьей точке корректируют и вычисляют истинное значениеазимута, так как скорректированныесигналы феррозондов пропорциональнысинусу и косинусу истинного значенияазимута в третьей точке измерения,При переходе к следующему этапуизмерений третья точка предыдущегоэтапа принимается за начало отсчетаи вся последовательность действийповторяется. При достижении датчикомзабоя скважины, при окончании последнего цикла измерений, имеют истинноезначение азимута скважины и параметры аномальных магнитных полей повсей траектории скважины.Для конкретной реализации способавозможно применение известных устройств, содержащих две карданные рамки, в которых размещены два взаимноортогональных феррозонда, и имеющихвыход измерительной информации в цифровом виде.30При осуществлении способа конкретные значения различных параметров могут изменяться под воздействием внешних условий. Например, предположениео малых величинах искривления скважины между первой и третьей точкамиоказывает существенное влияние на выбор расстояния между .этими точками.При конкретной реализации способаследует учитывать следующее,При прохождении датчика от точки40начала отсчета к третьей точке изменение азимута скважины л Ы не должнопревышать 5-7 , причем с уменьшениемоэтой величины значительно увеличива 45ется точность определения азимута.Максимальная величина напряженностимагнитного поля аномалии Е может изменяться в значительных пределах. Вчастности, при изменении значения 1в пределах 0,1-2 (в относительных величинах к значению напряженности магнитного поля Земли) не происходилозначительного изменения погрешности.ВеЛичина углов т не оказывает влияния на точность определения азимута и может принимать произвольные значения при движении датчика по скважине.При моделировании была проведена оценка погрешности способа в зависимости от различных параметров. Например, при 1 = 0,7 и дЫ = 5 погрешность определения азимута не превышаала 1,5 . При уменьшении ВЫ максимальная величина погрешности снизилась до 0,7 О.В скважине, проходящей через железорудный пласт с большой величиной аномального поля, проводили проверку способа (расстояние между точками измерения 7,5 м). Максимальное расхождение между результатами, полученными предлагаемым способом и инклинометрией скважины гироскопическим иноклинометром, не превышало 5 , причем на эту величину влияет также и точность инклинометра, показания которого считали образцовыми. Формула изобретения Способ определения азимута, вклю чающий установку ферроэондового датчика в плоскость наклона скважины и горизонтальную плоскость в точке измерения и определения показаний двух взаимно.ортогональных ферроэондов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона применения за счет обеспечения определения азимута при наличии магнитного поля аномалии, измерения производят по-. этапно при перемещении датчика от устья скважины к забою, а показания феррозондов определяют на каждом этапе в трех близлежащих точках траектории скважины, при этом на первом этапе датчик установлен в точке траек тории скважины, для которой известно истинное значение азимута, перемещают датчик последовательно во вторую и третью точки измерения и определяют изменение азимута и параметры магнитного поля аномалии, корректируют показания феррозондов в третьей точке и вычисляют истинное значение азимута, переходят к следующему этапу измерения, а третью точку предыдущего этапа принимают за начало отсчета.