Способ определения азимута

 

Изобретение относится к промышленному бурению и м.б. использовано для контроля траекторных параметров буровых скважин. Цель изобретения - расширение диапазона применения за счет обеспечения определения азимута при наличии магнитного поля аномалии. Устанавливают феррозондовый датчик в плоскость наклона скважины и горизонтальную плоскость в точке измерения 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 датчик 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 за 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. (О (Л 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4123765/22-03 (22) 16.06.86 (46) 29.02.88. Бюл. М 8 (71) Днепропетровский .инженерно-строительный институт (72) Г.Н.Ковшов и И.Б.Андреев (53) 622.24 1.7(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 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 АЗИМУТА (57) Изобретение относится к промышленному бурению и м.б. использовано для контроля траекторных параметров буровых скважин. Цель изобретения— расширение диапазона применения эа счет обеспечения определения азимута при наличии магнитного поля аномалии.

Устанавливают феррозондовый датчик в плоскость наклона скважины и горизонтальную плоскость в точке измере„„SU„„1377377 А1 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.

- 137737745

Изобретение относится к промышленному бурению и может быть использовано для контроля траекторных параметров буровых скважин.

Целью изобретения является расши5 рение диапазона применения за счет обеспечения определения азимута при наличии магнитного поля аномалии.

Способ осНОВаН на том, что при бу- fp ренин скважины параметры ее траектории меняются с небольшой скоростью по глубине. Следовательно, при проведении измерений в нескольких близлежащих точках азимут скважины меняется 15 практически линейно. Известно и то, что аномалии природного происхождения также приводят к достаточно медленным изменениям аномального магнитного поля но глубине. На основании 20 этого можно, выбирая достаточно малое расстояние между точками измерения, полагать линейное изменение величины магнитного поля аномалии. При этом допускается возможность произвольного 25 изменения 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 осью феррозонда. При наличии магнитной

35 аномалии мы можем записать относительные сигналы феррозондов а, и а в следующем виде:

1 2 ò I » а „= cos + k cosy, э п d ksinp (1)

rye k — отношение величины поля аномалии к магнитному полю Земли; у — угол между направлением поля аномалии и осью ферроэонда;

Ы вЂ” истинное значение азимута.

Определим сигналы феррозондов в трех точках измерения на одном из этапов с учетом указанных выше допущений: а„= coso(50 а(, = э пЫ» а = cos(o(+ da /2) + О,Sk cos y( а = -sin(e + М/2) — 0»5k sing

a„= cos(с(+ not) +kсоз а = -sin(d + hd) — k sing>. (2)

Произведя некоторые преобразования и учитывая малые изменения азимута при близком расположении точек измерения, т.е. заменяя sin ОЫ= dc(и

cos de = 1, получим: а + а — 2а = k cos у — k cos

f3 1» П "3 1я

= А

»» а + а „-2a = k sin у,— k sin ), =

= А, а,„(а „вЂ” а„,) + а, (а, — а „) — д — k sin(у — 4) = А

О» 4»

kcos(y» a)

- Do(- k sin(уд — с/ ) = А

Следующие преобразования основаны на переходе от суммы и разности три1 гонометрических функций к их произведениям:

А» Уз +У

-tg — — — ——

A ..2 (4) А 4 — А Ó » Tz — — — — = -tg — — — —.

А)+ А 2

Из (4) можно определить значения у„ и 7,» а, подставляя их в (3), получим k и da".

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 соотношеА — А А

arctg — -- — — — arctg- »

А + А Аг

А/, А4 А» у = arctg — — — — — arctg — ", A + А1 A)

k = A>/cos(7э с()

de = -A4 — Aэ,tg(уэ о(). (5)

Полученные соотношения дают полную информацию об азимуте скважины и параметрах магнитного поля аномалии во второй и третьей точках измерения. Точность вычисления изменения азимута полностью определяется расстоянием между точками измерения. Выбирая это расстояние достаточно малым, можно обеспечить любую заранее заданную точность определения азимута.

1З77З77

ВНИИПО Заказ 845/22 Тираж 530 Подписное

Произв-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 киям (5) определяют изменение азимута и параметры магнитного поля аномалии в третьей точке измерения, и влияние аномалии вычитается из сигналов феррозондов, т.е. для устранения

5 влияния магнитной аномалии показания феррозондов в третьей точке корректируют и вычисляют истинное значение азимута, так как скорректированные сигналы феррозондов пропорциональны синусу и косинусу истинного значения азимута в третьей точке измерения.

При переходе к следующему этапу измерений третья точка предыдущего этапа принимается за начало отсчета и вся последовательность действий повторяется. При достижении датчиком забоя скважины, при окончании последнего цикла измерений, имеют истинное значение азимута скважины и параметры аномальных магнитных полей по всей траектории скважины.

Для конкретной реализации способа возможно применение известных устройств, содержащих две карданные рамки, в которых размещены два взаимно ортогональных феррозонда, и имеющих выход измерительной информации в цифровом виде.

При осуществлении способа конкретные значения различных параметров могут изменяться под воздействием внешних условий. Например, предположение о малых величинах искривления скважины между первой и третьей точками оказывает существенное влияние на выбор расстояния между .этими точками.

При конкретной реализации способа следует учитывать следующее.

При прохождении датчика от точки

40 начала отсчета к третьей точке изменение азимута скважины 0 Ы не должно превышать 5-7, причем с уменьшением о этой величины значительно увеличива45 ется точность определения азимута.

Максимальная величина напряженности магнитного поля аномалии k может изменяться в значительных пределах. В частности, при изменении значения k в пределах 0,1-2 (в относительных ве- 50 личинах к значению напряженности магнитного поля Земли) не происходило значительного 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 k = 0,7 и л Ы = 5 погрешность определения азимута не превышала 1,5 . При уменьшении ad максимальная величина погрешности снизилась до 0,7

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 ино клинометром, 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, отличающийся 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.