Способ измерения зенитного угла скважины

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважины. Цель изобретения - повьппение точности измерения зенитного угла скважины при воздействии /динамических нагрузок за счет исключения измерений при наличии инерционного ускорения. Измеряют текущее ускорение А скважинного прибора в вертикальном направлении и сравнивают его с ускорением С силы тяжести. Определяют те- Kyi iee значение полного ускорения А скважинного прибора. Зенитный угол с6скважины измеряют в отсутствии возмущающих ускорений - в моменты времени, при которых значения полного ускорения А скважинного прибора и ускорения АИ скважинного прибора в вертикальном направлении равны ускорению С силы тяжести. При протяжке скважинного прибора по -стволу скважины акселерометрами непрерывно измеряют в системе отсчета, связанной со скважинньм прибором, ускорения АХ, Ац, Aj скважинного прибора в трех взаимно перпендикулярных направлениях , по которым вычисляют величину полного ускорения А. Ускорение АИ измеряют акселерометром, установленным в подвес, имеющий две степени свободы, или с помощью гироскопического стабилизатора. 4 ил. | (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1425312 А1

Е ? 1 В 47/022

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 4209888/22-03 (22) 23.12.86 (46) 23,09,88. Бюл. № 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики (72) А.H.Ðóñèí и F..À.Ñàëîâ (53) 622.241.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 601400, кл. Е 21 В 47/022, 1976, Desbrandes M.R., Trajectometrie

inertielle dans les forages, Forages

Bulletin Trimestriel, 1982, VII-IX, ¹ 9966, р. 59-64. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважины.

Цель изобретения — повышение точности измерения зенитного угла скважины при воздействии динамических нагрузок за счет исключения измерений при наличии инерционного ускорения.

Измеряют текущее ускорение А скважинного прибора в вертикальном направлении и сравнивают его с ускорением G силы тяжести. Определяют текущее значение полного ускорения А .скважинного прибора. Зенитный угол (скважины измеряют в отсутствии возмущающих ускорений в моменты времени, при которых значения полного ускорения А скважинного прибора и ускорения А скважинного прибора в вертикальном направлении равны ускорению G силы тяжести. При протяжке скважинного прибора по .стволу скважины акселерометрами непрерывно измеряют в системе отсчета, связанной со скважинным прибором, ускорения Ах, Ач, А скважинного прибора в трех взаимно перпендикулярных направлениях, по которым вычисляют величину полного ускорения А. Ускорение Ав измеряют акселерометром, установленным в подвес, имеющий две степени свободы, или с помощью гироскопического стабилизатора. 4 ил.

1425312

Изобретение относится к геофизич.ским исследованиям скважины и мояет быть использовано в инклометрах для непрерывного измерения зенитного угла скважины, а также для измерения наклона скважины в процессе бурения.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения зенитного угла скважины при воздействии динамических 10 агрузок за счет исключения измере— ий при наличии инерционного ускоения.

На фиг. 1 приведена схема сложения вектора С ускорения с??лы тяжес- 15

1и с векторами а4 и а> возмущающего ускорения, когда угол $ между этими векторами и вектором G лежит в пределах от 0 до 90, на фиг. 2 — то ке, когда углы ф и 4 между векто- 20 ами а> и а4 и вектором G ускорения о ,силы тяжести составляют ) 90 (180, на фиг, 3 — то же, когда ( углы 5- и ) между векторами а о И а и вектором G составляют f >90

1 о

5 (180, на фиг. 4 — векторная схема измерения зенитного угла.

При непрерывном измерении зенит-. ного угла скважины скважинный прибор на каротажном кабеле протягивают по стволу скважины. При этом скважинный прибор испытывает ускорения, величина и направление которых зависят от различных факторов (скорость протяж- ки, глубина погружения скважинного 35 прибора, зенитный угол скважины, вязкость бурового раствора, наличие каверн в скважине и т.д.).

При воздействии на скважинный прибор возмущающих ускорений а раз- 40 личной амплитуды и направления не-. обходимо производить измерения зенитного угла скважины в момент времени, при которых отсутствует инерционное ускорение. Необходимым и достаточ- 4д ным условием отсутствия инерционного ускорения является равенство полного ускорения А скважинного прибора ускорению G силы тяжести и равенство вертикального ускорения А скважинного прибора ускорению С силы тяжести., Радиус окружности равен С (фиг.1)

Если угол 4 между векторами а„ возмущающего ускорения и С ускорения силы тяжести составляет 0 (Я (90 то вектор А полного ускорения составляет угол a(q с вектором G ускорения силы тяжести, модуль полного ускорения А больше ускорения силы тяжести (А > С), а вертикальная составляющая ускорения А зонда больше ускорения G силы тяжести (Ag< > G). В случае, когда вектор а инерциального ускорения составляет угол = 90 с вектором С ускорения силы тяжести, вектор А полного ускорения составляет угол а с вектором С ускорения силы тяжести, при этом его модуль всегда больше ускорения G силы тяжести (А р С) при равенстве вертикальной составляющей Ag полного ускорения ускорению G силы тяжести (А, = С).

В случае, когда углы и 4 между векторами а и а4 возмущающих ускорений и вектором G ускорения силы тяжести составляют > 90, (180 (фиг. 2), вектора А и А4 полного ускорения составляют углы (и сЕ4 с ускорением G силы тяжести, отличаются по модулю от ускорения С силы тяжести (А (G, А4 > G), а их проекции

А и А на вертикаль меньше ускоз Д рения G силы тяжести.

На фиг. 3 также приведена схема сложения вектора G :ускорения силы тяжести с векторами а и а возмущающих ускорений в случае, когда углы и ge между этими векторами и вектором G ускорения силы тяжести составляют > 90, (180, однако модули полного ускорения А и Аб равны ускорению силы тяжести, Очевидно, что при углах 90 (9 (180 между векторами G и а существует множество векторов а возмущающего ускорения имеющих такую величину и направление, что при сложении с вектором G силы тяжести они дают вектор А полного ускорения, равный по модулю ускорению G силы тяжести, но при этом отличающийся от него по направлению на угол, который может иметь люо бое значение от 0 до 360 . Однако проекция вектора полного ускорения

А (или как показано на фиг. 3, для двух частных. случаев, векторов А -и

Ав) на вертикаль всегда будет меньше ускорения G силы тяжести.

В случае, когда вектор а инерционного ускорения составляет угол Р с вектором С ускорения силы тяжести, о равный = 180, вектор полного ускорения А определяется алгебраической суммой векторов а и G и также

142531 отличается от ускорения G силы тяжести.

Таким образом, наличие инерционной составляющей ускорения можно определить, имея информацию о модуле вектора А полного вектора ускорения, действующего на зонд, и ускорения Ар зонда в вертикальном направлении.

Критерием отсутствия возмущающих ус- 10 корений являются условия равенства модулей полного ускорения А зонда и ускорения А зонда в вертикальном направлении ускорению G силы тяжести (А = С, Ац= С). !5

Для измерения составляющих ускорения А, A» Az и А> скважинного прибора могут быть применены акселерометры, имеющие широкую полосу пропускания частот и поэтому позволяю- 20 щие производить измерение ускорений без динамических погрешностей. Ориентация оси чувствительности акселерометра, измеряющего вертикальную составляющую А> ускорения скважинного 25 прибора, может быть осуществлена установкой акселерометра в подвес, имеющий две степени свободы, или с помощью гироскопического стабилизатора. Обработка сигналов акселеромет- 30 ров может проводиться на ЭВМ.

Измерение зенитного угла скважины .предлагаемым способом осуществляется следующей последовательностью операций, IIpH непрерывной ITpoT5IKKe 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 Z совпадает с продольной осью скважинного прибора), а также ускорение А скважинного прибора в вер-. тикальном направлении, вычисляют те- 45 кущее значение полного ско ения А по формуле А = А„+ Ач + А сравнивают текущие значения полного . ускорения А и вертикального ускорения А скважинного прибора с ускорением G силы тяжести.

В моменты времени, при которых

А = G и А ь =- G, производят вычисле2

4 ние зенитного угла с скважины ответствии с векторной схемой рения зенитного угла (фиг. 4) следующим формулам: к + с(= ЯГLБ13 " пРК сС в соизмепо

А о

<= arccos — при - >60

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, отличающийся тем, что с целью повышения точности измерения зени"ного 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.

142531 2

1425312

Составитель А.Цветков

Техред Л.Олийнык Корректор З.Лончакова.Редактор М.Бланар

Тираж 531 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5. Заказ 4748/29

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4