результаты измерений с помощью стандартного набора калибровочных мер: короткое замыкание, холостой ход, согласованная нагрузка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белков И. Г., Малышев И. Н., Никулин С. М. Применение аппарата нейронных сетей для создания моделей пассивных электронных компонентов // Датчики и системы. - 2011. - № 12. - С. 30-34.
2. Лавричев О. В, Никулин С. М., Шипунов А. С. Идентификация моделей коаксиально-полосковых переходов, по-лосковых линий и электронных компонентов // Датчики и системы. — 2014. — № 5. — С. 40—45.
3. Беднов А. В., Кудрявцев А. М., Никулин С. М. Цифровая обработка результатов СВЧ измерений методом "спектрального окна" // Датчики и системы. — 2004. — № 6. — С. 30—35.
4. Enen G. F, Hoer C. A. Thru-reflect-line: An improved technique for calibrating the dual six-port automatic network analyzer // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. — 1979. — Vol. MTT-27. — Р. 987—998.
5. Nelder J. A., Mead R. A simplex method for function minimization // Computer Journal. — 1965. — № 7. — Р. 308—313.
6. Кудрявцев А. М., Никулин С. М. Интеллектуальный анализ СВЧ цепей и антенн: учеб. пособие. — Н. Новгород: НГТУ, 2005. — 121 с.
Андрей Анатольевич Крылов — инженер по поддержке оборудования ООО "Кейсайт Текнолоджиз";
® +7 (831) 425-80-60
E-mail: andrey.kryilov@keysight.com
Олег Вениаминович Лавричев — ген. директор ОАО "Арзамасский приборостроительный завод имени П. И. Пландина";
Сергей Михайлович Никулин — д-р техн. наук, профессор кафедры "Компьютерные технологии в проектировании и производстве" Нижегородского Государственного Технического Университета им. Р. Е. Алексеева,
® (8314) 36-78-40
E-mail: nikulin-serg2006@yandex.ru □
УДК 531.746:550.380.84
ИССЛЕДОВАНИЕ КОРПУСНОЙ ДЕВИАЦИИ УГЛА НАЧАЛЬНОЙ АЗИМУТАЛЬНОЙ ОРИЕНТАЦИИ ГИРОИНКЛИНОМЕТРА ИГН73-100/80
А. А. Гуськов, И. В. Норинская
Проведены теоретические и экспериментальные исследования корпусной девиации гироскопического инклинометра ИГН73-100/80, проявляющейся в зависимости точности определения угла начальной азимутальной ориентации гироинклинометра от исходного положения корпуса инклинометра относительно его продольной оси. Установлено, что причиной корпусной девиации является зависимость ошибки стабилизации одноосного стабилизатора от положения платформы относительно корпуса инклинометра.
Разработан метод компенсации погрешности корпусной девиации, основанный на измерении величины ошибки стабилизации платформы непосредственно в процессе начальной азимутальной ориентации и коррекции измеренных значений угловой скорости канала ДУС. Проведена апробация разработанного метода.
Ключевые слова: гироскопический непрерывный инклинометр, начальная азимутальная ориентация, ошибка стабилизации, гиростабилизированная платформа.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования является гироскопический инклинометр ИГН73-100/80 [1, 2], применяемый в нефтегазодобывающей отрасли для определения траектории ствола нефтяных и газовых скважин.
Гироинерциальный модуль инклинометра содержит одноосный индикаторный гиростаби-лизатор, на платформе которого установлены два акселерометра и двухканальный гироскоп со сферическим подвесом ротора гиромотора, а также синусно-косинусный трансформатор (СКТ)
Рис. 1. Проявление корпусной девиации в инклинометре. Прибор № 1113343:
1 — данные измерения 26.11.13; 2 — данные измерения 27.11.13
для определения положения гироплатформы относительно корпуса скважинного прибора.
Процесс измерения скважины инклинометром ИГН73-100/80 состоит из двух режимов: режима начальной азимутальной ориентации сква-жинного прибора и режима прохождения прибора по скважине с измерением ее траектории.
Анализ результатов лабораторных исследований инклинометра и данных с реальных скважин выявил некоторые особенности работы инклинометра. В частности установлено, что в режиме начальной азимутальной ориентации точность определения угла Fis ориентации осей прибора относительно географической системы координат связана с исходным положением корпуса инклинометра относительно его продольной оси. Зависимость погрешности начальной ориентации от угла разворота корпуса вокруг продольной оси получила название корпусной девиации угла начальной азимутальной ориентации гиро-инклинометра.
В табл. 1 и на рис. 1 представлены результаты лабораторных экспериментов.
Корпусная девиация (КД) проявляется в том, что при изменении на 45° угла установки фуст скважинного прибора, фиксируемого на лимбе поворотной установки, азимутальный угол Fis прибора, определяемый в режиме начальной азимутальной ориентации, изменяется на значение, отличающееся от 45° (см. табл. 1). При этом погрешность, вносимая корпусной девиацией, яв-
ляется систематической и носит гармонический характер (см. рис. 1).
В качестве параметров корпусной девиации принимаются максимальное значение погрешности начальной азимутальной ориентации (амплитуда корпусной девиации) Акд и угол FisНВ, характеризующий положение инклинометра относительно севера, при котором ошибка начальной азимутальной ориентации минимальна (см. табл. 1).
Для определения параметров корпусной девиации в процессе калибровки инклинометра выполняют несколько циклов начальной азимутальной ориентации в восьми последовательных положениях корпуса прибора, отстоящих друг от друга на 45°.
Для минимизации погрешности корпусной девиации при конкретном измерении непосредственно перед начальной азимутальной ориентацией проводят подготовительные операции по установке скважинного прибора инклинометра в положение, соответствующее наименьшему влиянию корпусной девиации на точность начальной азимутальной ориентации. Подготовительные операции увеличивают время замера скважины. Кроме того, результаты калибровки инклинометра привязаны к широте места измерения, что влечет за собой необходимость повторной калибровки каждый раз при смене месторождения. При этом калибровка инклинометра на широте места измерения скважины чаще всего не может быть выполнена из-за отсутствия поверочного оборудования. Ошибка начальной азимутальной ориентации, вызванная нестабильностью параметров корпусной девиации, приводит к недопустимой по величине погрешности
Таблица 1
Результаты эксперимента
Угол Fis, град
Фуст, град Прибор № 1113343 Прибор № 1113343
(26.11.2013) (27.11.2013)
0 108,96 72,97
45 153,39 119,47
90 198,93 164,55
135 242,75 208,43
180 286,69 253,12
225 330,3 297,10
270 15,49 341,70
315 62,24 27,37
Акд, град 1,81 1,34
FisHB, град 73 65
Рис. 2. Корпусная девиация в инклинометре
при определении координаты забоя скважины, особенно для скважин с протяженно-наклонными участками и скважин, расположенных на широтах более 65°.
С целью устранения недостатков применяемой методики компенсации корпусной девиации и повышения точности начальной азимутальной ориентации была поставлена задача исследования корпусной девиации и разработки метода компенсации погрешности начальной азимутальной ориентации, вносимой корпусной девиацией.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИЧИН ПРОЯВЛЕНИЯ КД
С целью определения факторов, влияющих на параметры КД гироинклинометра, был проведен анализ данных по калибровке инклинометров и выполнен ряд экспериментов.
Проведено сравнение параметров КД инклинометров, полученных в лаборатории на этапе приемо-сдаточных испытаний (ПСИ), с данными по тем же приборам, но полученными в лаборатории после многомесячной эксплуатации их на скважинах месторождений Западной Сибири.
Результаты экспериментальных исследований двух приборов (№ 0612299 и № 0711265) представлены в табл. 2 и на рис. 2.
В приборе № 0612299 была проведена замена гироскопического датчика, а в приборе № 0711265 — замена платы усилителя разгрузки (УР), предназначенного для формирования сиг-
нала управления двигателем стабилизации, а затем вновь определены параметры корпусной девиации.
Анализируя результаты экспериментов можно сделать следующие выводы.
• Методика калибровки инклинометра по восьми точкам является достаточно грубой, особенно с точки зрения определения угла FisНВ (см. табл. 2), но в тоже время результаты повторных экспериментов (графики 1 и 2на рис. 2) подтверждают систематический характер погрешности корпусной девиации.
• За время эксплуатации параметры корпусной девиации изменяются (графики 2, 3 на рис. 2), что доказывает необходимость определения параметров корпусной девиации инклинометра непосредственно на устье скважины.
Таблица 2
Параметры корпусной девиации
Параметры КД Калибровка на этапе ПСИ Повторная калибровка После эксплуатации После замены гиро-скопа/УР
Акд, град БкНВ, град № графика (рис. 2, а) Приб 0,55 355 График 1 ор № 06122 0,45 350 График 2 99 2,59 224 График 3 2,26 182 График 4
Акд, град БкНВ, град № графика (рис. 2, б) Приб 0,45 348 График 1 ор № 07112 0,48 315 График 2 65 0,9759 29 График 3 1,345 60 График 4
• Замена гироскопического датчика и замена платы усилителя разгрузки, предназначенного для формирования сигнала управления двигателем стабилизации, привела к изменению параметров корпусной девиации (графики 3, 4 на рис. 2).
Таким образом, результаты экспериментов показывают, что физика проявления корпусной девиации в гироинклинометре связана с изменением параметров канала стабилизации гиро-платформы. Изменение параметров канала стабилизации приводит к появлению (изменению) ошибки стабилизации гироплатформы. Следовательно, причиной корпусной девиации может являться изменение ошибки стабилизации.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ПОЯВЛЕНИЯ КОРПУСНОЙ ДЕВИАЦИИ
Алгоритмы работы инклинометра построены таким образом, что в режиме начальной азимутальной ориентации платформа гироинерциаль-ного модуля принудительно вращается с постоянной угловой скоростью вокруг продольной оси прибора, при этом начальный азимутальный угол, определяющий положение приборной системы координат относительно направления на север, рассчитывается по фазе сигнала ДУС [2]. Поэтому справедливы следующие предположения: во-первых, ошибка стабилизации гироплат-формы должна влиять на точность измерения
Хр\ ну-; МДВ -со8аос 1 1X1 \Мдв \ ____—1 ___
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.