Способ измерения зенитного угла скважины

(19) Е 21 В 47/02 ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРизОБРетений и ОтнРытий ОСУДАРС ПО ДЕЛА ЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСКОМ(71) Всесоюзныйский институт нгеофизики(72) А,Н.Русин3 622 241.7 Измеряют текущее ускорение А скважинного прибора в вертикальном направлении и сравнивают его с ускорением С силы тяжести. Определяют текущее значение полного ускорения Аскважинного прибора. Зенитный угол( скважины измеряют в отсутствиивозмущающих ускорений в моментывремени, при которых значения полного ускорения А скважинного прибораи ускорения А скважинного приборав вертикальном направлении равныускорению С силы тяжести. При протяжке скважинного прибора по стволускважины акселерометрами непрерывноизмеряют в системе отсчета, связанной со скважинным прибором, ускорения А, Ач, А скважинного приборав трех взаимно перпендикулярных направлениях, по которым вычисляют величину полного ускорения А, Ускорение Ая измеряют акселерометром, установленным в подвес, имеющий двестепени свободы, или с помощью гироскопического стабилизатора, 4 ил. 03 кл, В 35научно-исследовательфтепромысловой Е,А.Салов8,8)идетельство1 В 47/022,Тга 1 ессо и (5 ) . (08 (56) Авторское св В 601400, кл. Е 2РеяЬгапс 1 ея М.К 1 пегс 1 е 11 е дапя 1 Вц 11 ег 1 п Тгппеягг У 96, р. 59-64. СССР1976,егг 1 еРогаче11-1 Х,ея Гогацея,1 е 1, 1982, У 4)ВАЖИ НЫ ЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА(57) Изобретен зическим иссле офи сится к вания ажи тения - п лпение точносель из ти измерения зенитногпри воздействии динамизок за счет исключени угл кважинынагруеских измго у при наличии инерционн ния ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИзобретение относится к геофизич.ским исследованиям скважины и мояет быть использовано в инклометрахдля непрерывного измерения зенитногоугла скважины, а также для измерениянаклона скважины в процессе бурения.Пель изобретения - повышение точности измерения зенитного угла скважины при воздействии динамических 10агрузок за счет исключения измереий при наличии инерционного ускоения.На фиг. 1 приведена схема сложения вектора Г ускорения силы тяжес1 и с векторами а 4 и а возмущающегоускорения, когда угол 1 между этимивекторами и вектором С лежит в пределах от 0 до 90 , на фиг. 2 - токе, когда углы ) и 4 между вектоами а и а 4 и вектором С ускоренияо,)4 (180, на фиг, 3 - то же, когдауглы 5 и ) между векторами а оИ а и вектором С составляют90о5(180, на фиг. 4 - векторная схема измерения зенитного угла.При непрерывном измерении зенитного угла скважины скважинный приборна каротажном кабеле протягивают по З 0стволу скважины, При этом скважинныйприбор испытывает ускорения, величина и направление которых зависят отразличных факторов (скорость протяж-.ки, глубина погружения скважинного 35прибора, зенитный угол скважины, вязкость бурового раствора, наличие каверн в скважине и т.д.).При воздействии на скважинныйприбор возмущающих ускорений а различной амплитуды и направления необходимо производить измерения зенитного угла скважины в момент времени,при которых отсутствует инерционноеускорение. Необходимым и достаточным условием отсутствия инерционного ускорения является равенство полного ускорения А скважинного прибораускорению С силы тяжести и равенство вертикального ускорения А скважинного прибора ускорению С силытяжести,Радиус окружности равен С (фиг.1)Если угол 4 между векторами авозмущающего ускорения и С ускорениясилы тяжести составляет 0 ( (90то вектор А 1 полного ускорения составляет угол о( с вектором С ускорения силы тяжести, модуль полного ускорения А 4 больше ускорения силы тяжести (АС), а вертикальная составляющая ускорения А зонда большеускорения С силы тяжести (А 1С). Вслучае, когда вектор а инерциальногоускорения составляет угол= 90с вектором С ускорения силы тяжести,вектор А полного ускорения составляет угол а с вектором С ускорениясилы тяжести, при этом его модульвсегда больше ускорения С силы тяжести (АС) при равенстве вертикальной составляющей А 1 полногоускорения ускорению С силы тяжести(фиг. 2), вектора А и А 4 полногоускорения составляют углыи о 4 сускорением С силы тяжести, отличаются по модулю от ускорения С силы тяжести (А ( С, А 4С), а их проекцииА и А на вертикаль меньше ускозрения С силы тяжести,На фиг. 3 также приведена схемасложения вектора С ускорения силы тяжести с векторами а и а возмущающих ускорений в случае, когда углыи ф между этими векторами и вектором С ускорения силы тяжести составляют -90,(180, однакомодули полного ускорения А и А 6равны ускорению силы тяжести, Очевидно, что при углах 90( 9 ( 180 междувекторами С и а существует множество векторов а возмущающего ускоренияимеющих такую величину и направление,что при сложении с вектором С силытяжести они дают вектор А полногоускорения, равный по модулю ускорению С силы тяжести, но при этом отличающийся от него по направлениюна угол о, который может иметь люобое значение от 0 до 360 , Однакопроекция вектора полного ускоренияА (или как показано на фиг. 3, длядвух частных. случаев, векторов А-иАв) на вертикаль всегда будет меньшеускорения С силы тяжести.В случае, когда вектор а инерционного ускорения составляет угол Рс вектором С ускорения силы тяжести,оравный у = 180 , вектор полного ускорения А определяется алгебраической суммой векторов а и С и также142531 льног ибора отличается от ускорения С силы тяжести.Таким образом, наличие инерционной составляющей ускорения можно определить, имея информацию о модуле вектора А полного вектора ускорения, действующего на зонд, и ускорения Ау зонда в вертикальном направлении, Критерием отсутствия возмущающих ус корений являются условия равенства модулей полного ускорения А зонда и ускорения Ав зонда в вертикальном направлении ускорению С силы тяжести И=С Ав=С)5Для измерения составляющих ускорения А, Ач, А и Ав скважинного прибора могут быть применены акселерометры, имеющие широкую полосу пропускания частот и поэтому позволяю щие производить измерение ускорений без динамических погрешностей. Ориентация оси чувствительности акселерометра, измеряющего вертикальную составляющую Ав ускорения скважинного 25 прибора, может быть осуществлена установкой акселерометра в подвес, имеющий две степени свободы, или с помощью гироскопического стабилизатора. Обработка сигналов акселеромет ров может проводиться на ЭВМ.Измерение зенитного угла скважины .предлагаемым способом осуществляется следующей последовательностью операций, При непрерывной протяжке 35 скважинного прибора по стволу скважины непрерывно измеряют составляющие АХ, Ач, Ах ускорения скважинного прибора в трек взаимно-перпендикулярных направлениях в системе отсчета, 40 связанной со скважинным прибором (ось 2 совпадает с продольной осью скважинного прибора), а также ускорение АВ скважинного прибора в вертикальном направлении, вычисляют те кущее значение полного ско ения А по формуле А = А + Ач + А сравнивают текущие значения полного . ускорения А и вертика о ускорения А скважинного пр с ускоре- нием С силы тяжести.В моменты времени, при которыхА = С и А в = С, производят вычисле 24ние зенитного угла с скважиныответствии с векторной схемойрения зенитного угла (фиг. 4)следующим формулам:к +Повышение точности согласно предлагаемого способа достигается тем, что измерения зенитного угла скважины производят в отсутствии возмущающих ускорений, воздействующих на скважинный прибор, т.е, отпадает необходимость фильтрации сигналов акселерометров для выделения из них гравитационной составляющей, приводящей к погрешностям определения зенитного угла. Точность измерения зенитного угла определяется лишь точностью и чувствительностью применяемых акселерометров. Формула изобретения Способ измерения зенитного угла скважины, включающий измерение ускорения скважинного прибора в трех взаимно перпендикулярных направлениях в системе отсчета, связанной со скважинным прибором, определение текущего значения полного ускорения, действующего на скважинный прибор, и его сравнение с ускорением силы тяжести, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью повышения точности измерения зенитного угла при воздействии динамических нагрузок эа счет исключения измерений при наличии инерционного ускорения, измеряют текущее ускорение скважинного прибора в вертикальном направлении и сравнивают его с ускорением силы тяжести, а измерение зенитного угла скважины производят в моменты времени, при которых значения полного ускорения скважинного прибора и ускорения скважинного прибора в вертикальном направлении равны ускорению силы тяжести.1425312 оставитель А.Цветковехред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова Редактор М.Бланар Заказ 4748/29В Под сно ССР д, 4/5 303 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проект ТиражПИ Госудо деламМосква,ственного комитет обретений и откры -35, Раушская наб