Исследование и коррекция инструментальных погрешностей инклинометрических преобразователей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат технических наук Султанов, Салават Фаритович

• Султанов, Салават Фаритович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Султанов, Салават Фаритович

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ . . 5 ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Требования, предъявляемые к инклинометрическим преобразователям.

1.2. Обзор и критический анализ установок пространственной ориентации

1.3. Постановка задач исследований.

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ

ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

2.1. Разработка математических моделей трехкомпонентного феррозондового преобразователя азимута.

2.1.1. Разработка математической модели ФПА, описывающей влияние исходной ориентации УПО.

2.1.2. Разработка математических моделей ФПА, описывающей влияние ориентации осей вращения УПО при задании углов Эйлера.

2.2. Разработка математических моделей трехкомпонентного акселерометрического преобразователя зенитного и визирного углов.

2.2.1. Разработка математической модели АПЗВУ, описывающей влияние исходной ориентации УПО.

2.2.2. Разработка математических моделей АПЗВУ, описывающих влияние ориентации осей вращения УПО при задании углов Эйлера.

Результаты и выводы.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ

ПОГРЕШНОСТЕЙ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

3.1. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного феррозондового преобразователя азимута.

3.1.1. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного феррозондового преобразователя азимута, обусловленных ориентацией УПО.

3.1.2. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного феррозондового преобразователя азимута, обусловленных ориентацией осей вращений при задании углов Эйлера.

3.2. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного акселерометрического прео зразователя зенитного и визирного углов.

3.2.1. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного акселерометрического преобразователя зенитного и визирного углов, обусловленных исходной ориентацией УПО.

3.2.2. Анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентного акселерометрического преобразователя зенитного и визирного углов, обусловленных ориентацией осей вращения при задании углов Эйлера.

Результаты и выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. Методики экспериментального исследования значений и распределения углов ориентации осей вращения УПО, в диапазонах задаваемых азимута, зенитного и визирного углов.

4.2 Оценка методических погрешностей при экспериментальном исследовании углов пространственной ориентации осей вращения УПО.

4.3. Методики экспериментального исследования инклинометрических преобразователей.

4.4. Экспериментальные исследования УПО и ИП.

4.5. Алгоритмы учета и коррекции инструментальных погрешностей ИП.

Результаты и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и коррекция инструментальных погрешностей инклинометрических преобразователей»

Управление процессом бурения, связанным с проводкой скважины по заданной траектории с требуемой точностью и при минимальных затратах, является актуальной научно-технической проблемой, решением которой занимается ряд научно-исследовательских институтов, проектно-конструкторских организаций, предприятий и фирм как в России, так и за рубежом [55, 28, 35].

Современное состояние нефтедобывающей отрасли характеризуется уменьшением количества крупных месторождений нефти, необходимостью разработки небольших и средних по запасам месторождений, увеличением числа малых месторождений в общем объеме буровых работ, необходимостью повышения коэффициента нефтеотдачи скважины [17] и т.д.

Для дальнейшего развития нефтегазодобывающей отрасли наиважнейшим является разработка малых месторождений, добыча нефти с больших глубин, добыча нефти из горизонтальных пластов толщиной 2,5-5 м [33, 106]. Перспективным является направление «разбуривания» скважин на поздней стадии разработки [54, 55], бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, бурения дополнительных скважин в кусте при кустовом методе бурения [29]. При этом особое внимание уделяется точности проводки ствола скважины в соответствии с проектной траекторией и попаданию ствола скважины в требуемую область продуктивной зоны [24], в связи с чем повышаются требования к технологическому и приборному оборудованию и в первую очередь по точностным показателям [27, 30].

Точность проводки ствола скважины во многом определяется метрологическими характеристиками устройств контроля пространственной ориентации скважины (инклинометрическими устройствами), а оперативность контроля и управления при бурении - применением автоматизированных систем управления технологическим процессом бурения. У

Для автоматизированных систем управления бурением требуются высокоточные, виброустойчивые, надежные устройства контроля ориентации бурового инструмента и параметров траектории ствола скважины [21, 48, 73, 107,111].

Характеристики и показатели инклинометрических устройств определяются типом датчиков и конструкцией первичных преобразователей скважинного прибора. Совокупность первичных преобразователей скважинного прибора представляют собой инклинометрический преобразователь (ИП), предназначенный для измерения углов пространственной ориентации объекта (азимута, зенитного и визирного углов). К ИП предъявляется ряд требований, важнейшими из которых являются требования к точности, надежности, виброустойчивости [35, 54].'

Анализ известных технических решений и конструкций ИП показал, что ранее выпускавшиеся серийно (СТЭ, КИТ, МИР), а также вновь разрабатываемые ИП не удовлетворяют в полной мере требованиям, предъявляемым к элементам систем управления бурением, в первую очередь по точности измерений [55, 89]. Наиболее перспективным в этом аспекте следует признать ИП нового поколения на основе трехкомпонентного феррозондового преобразователя азимута (ФПА) и трехкомпонентного акселерометрического преобразователя зенитного и зизирного углов (АПЗВУ) с ортогональным расположением элементов [6, 12, 39, 55, 69, 89, 104, 110].

ФПА и АПЗВУ, входящие в состав инклинометрической аппаратуры Й: предназначены для измерения проекций вектора напряженности магнитного поля Земли и вектора ускорения свободного падения на оси чувствительности датчиков с последующим определением по измеренным сигналам искомых углов пространственной ориентации скважинного объекта - углов Эйлера (азимута, зенитного и визирного углов). На сегодняшний день исследователями и разработчиками в области инклинометрии выделен ряд факторов, оказывающих существенное влияние на точностные показатели ИП: отклонение осей чувствительности датчиков [35, 54], влияние вибрации на метрологические характеристики преобразователей [34, 35, 89], нелинейность статических характеристик [54, 55], разброс коэффициентов передачи [35, 59] и т. д.

Точностные показатели ФПА и АПЗВУ улучшают путем выбора оптимальных конструкций ИП и материалов исполнения элементов, выбора режимов работы датчиков ИП, разработки прецизионных схем вторичного преобразования сигналов, учета инструментальных погрешностей ("неортогональности" осей чувствительности, аддитивной и мультипликативной составляющих сигналов ИП, разброса коэффициентов передачи акселерометров и феррозондов, и т.д.), разработки алгоритмических методов повышения точности измерений ИП [35, 54, 55, 59, 13, 18, 77] и др. Следовательно, повышение точности ФПА и АПЗВУ возможно на основе учета совокупности влияющих факторов на всех этапах создания инклинометрических преобразователей.

Одним из наиважнейших этапов создания ИП является этап исследования характеристик ФПА и АПЗВУ, настройки и метрологической аттестации, проводимой на установках пространственной ориентации (УТЮ) [4, 8, 9, 10, 53, 68, 109]. При этом исследуемый ИП фиксируется в узле крепления УПО, затем осуществляется его ориентация путем задания требуемых значений углов Эйлера и регистрируются показания с датчиков. При ориентации производятся плоские повороты ИП на азимут, зенитный и визирный углы. Однако на практике вместо плоского поворота происходит пространственный поворот на значения задаваемого угла и некоторых малых углов, характеризующих погрешность ориентации корпуса ИП на УПО. Таким образом, погрешность ориентации ИП на УПО определяет наличие инструментальных погрешностей инклинометриче ;,сого преобразователя, возникающих при исследовании, настройке и метрологической аттестации.

В настоящее время к погрешностям ФПА к АПЗВУ предъявляются следующие требования: до 1,5 град, по азимуту и 20-30 угл. мин. по зенитному и визирному углам [43]. При этом погрешность задания угла лучших по параметрам УПО (УПСП-1, УНЭИИП-1, УНЭИИП-2, УПН-1) составляет 4-20 угл. мин. [8, 98, 54, 87]. Т.е., точностные показатели УПО соизмеримы с требуемыми погрешностями лучших экземпляров современных ИП.

В работе [8] установлено, что погрешности задания углов Эйлера на УПО, характеризующие влияющие факторы при исследовании ИП, распределены в диапазонах задаваемых углов и имеют большие предельные значения (8-20 угл. мин.). Поэтому, реальные погрешности ИП, вносимые установками пространственной ориентации, могут отличаться от паспортных значений и иметь вид сложных функциональных зависимостей, включающих значения задаваемых углов. Т.е., инструментальные погрешности ИП, вносимые в процессе настройки и поверки, могут превышать заданные погрешности первичных преобразователей.

Таким образом, погрешность ориентации ИП на УПО оказывает существенное влияние на точностные показатели ФПА и АПЗВУ и, соответственно, на инклинометрический преобразователь в целом. Следовательно, одной из определяющих причин, препятствующих повышению точности ИП, и без учета влияния которой невозможно ш • дальнейшее улучшение метрологических характеристик ИП, являются инструментальные погрешности ИП, возникающие при исследовании и поверке инклинометрических преобразователей на основе ФПА и АПЗВУ. Таким образом, исследование и учет инструментальных погрешностей ФПА и АПЗВУ, возникающих на этапах экспериментальных исследований и метрологической аттестации ИП, является актуальной научно-технической задачей, направленной на улучшение точностных показателей ИП как элементов систем управления бурением.

Цель работы. Целью диссертационной рабшгы является повышение точностных показателей инклинометрических преобразователей с трехкомпонентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками.

Состояние вопроса и постановка задач ^ исследований. Работы по созданию ИП с более надежными и высокоточными первичными преобразователями ведутся в нашей стране с 70-х годов [5, 6, 35]. Так, известны разработки: ВНИИНПГ: ИН1-721, ЗИТ, - на основе дифференциальных магнито-модуляционных чувствительных элементов и СКВТ [54]. В Уфимском авиационном институте совместно с ВНИИКАнефтегазом разработан автономный инклинометр сбрасываемого типа, во ВНИИГИС создана забойная инклинометрическая система ЗИС-4 с феррозондовыми преобразователями. В Уфимском отделе ВНИИГИС созданы малогабаритный инклинометр МИФ-36 и ИФ60 с феррозондовыми преобразователями, виброустойчивый преобразователь ИФ-602 для забойной инклинометрической системы [54, 89]. Анализ данных разработок показывает, что на данном этапе сформировалась перспективная по своим характеристикам конструкция инклинометра: пространственно-разнесенные первичные преобразователи - ФПА и АПЗВУ и блок вторичных преобразований информационных сигналов [22, 30, 40, 49, 73, 110]. Проведен целый комплекс исследований по улучшению характеристик и параметров наиболее перспективных, датчиков первичных преобразователей (феррозондов и акселерометров) [4, 5, 6, 69, 110]. Проводятся работы по разработке теории и экспериментальному исследованию характеристик данных первичных преобразователей [5, 6, 51, 56], работы, посвященные анализу инструментальных погрешностей [34, 35], выбору конструкционных материалов, элементов и режимов работы [104, 105]. Широкую известность в данной области получили работы Афанасьева Ю.В. [4, 5, 6], Ковшова Г.Н. [34, 39, 35, 38, 40], Миловзорова Г.В. [37, 54, 55], Сергеева А.Н. [42, 43, 78], Рогатых Н.П. [75,76] и др.

Известны работы по улучшению метрологических характеристик установок пространственной ориентации инклинометрических преобразователей [8,53, 20]. Так под руководством Ковшова Г.Н., Миловзорова Г.В. в Уфимском отделе ВНИИГИС разработана и изготовлена опытная партия перспективной конструкции УПО уравновешенного типа УПЭИИП-1, УНЭИИП-2, во ВНИИГИС (г. Октябрьский) на их основе осуществлена модернизация и изготовлена партия установок УНЭИИП-2М [68], во ВНИИНПГ под руководством Салова Е.А. разработаны и производятся установки УПН-1, УПИ-1 УКИ-2 [54]; в ВИТР (Бачманов H.A., Бушугин И.А., Рябинов М.Н.) создана установка УПСП-1 [8, 92]. Разработаны различные конструкции установок: для поверки скважинных приборов [91], для поверки инклинометров (Галета В.О., Коноваленко М.М.) [99, 100], устройства для поверки скважинного прибора (Бачманов H.A., Найгорин A.C. и др.) [88, 89]; аналогичные работы ведутся за рубежом [102, 109].

На основе критического анализа параметров и характеристик установок пространственной ориентации инклинометров показано, что УПО по точностным характеристикам не удовлетворяют предъявляемым требованиям: так абсолютная погрешность задания угла составляет для УСИ-2, УПН-1, УПСП-1 - до 20 у гл. мин.; УКИ-2 - до 4-20 угл. мин.; - для УНЭИИП-1, УНЭИИП-2 - до 4 угл. мин. - по паспорту. Бачмановым H.A., Бушугиным И.А.,

Рябиновым М.Н. проведены работы по повышению класса точности УПО t . на основе применения поправочных градуировочных характеристик [8], однако данные работы не учитывают в полной мере влияния элементов кинематических схем УПО на точность проводимых операций и, соответственно, на метрологические характеристики ИП. В АО НПФ «Геофизика» проводятся работы по созданию установок с повышенными метрологическими характеристиками на основе механической коррекции погрешностей задания углов Эйлера с помощью оригинальных регулировочных узлов (УПИ-1, УКИ-2). Однако данные механические регулировки компенсируют погрешности только частично, не учитывая комплекса влияющих факторов. При этом регулировка должна производится в каждой точке измерения, что при числе точек измерения до 30-50 является достаточно затруднительным.

В тоже время при исследовании и метрологической аттестации первичных преобразователей инклинометров более пристальное внимание необходимо уделить обеспечению метрологических характеристик УПО. Так, не исследовано влияние исходной ориентации УПО на точностные характеристики ИП, не исследовано взаимное влияние узлов ориентации УПО, не исследованы характеры распределений и предельные значения погрешностей УПО, не проведено исследование влияния кинематических особенностей УПО на точность ориентации ИП и при этом не исследованы возникающие инструментальные погрешности ИП. Существующие методики исходной ориентации УПО, методики исследования и поверки ИП не учитывают погрешностей ориентации, обусловленных кинематической схемой УПО. Отсутствует программно-алгоритмический комплекс, позволяющий автоматизировать и упростить процессы исследования, настройки и поверки ИП.

В соответствии с вышеизложенным для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Выполнить критический анализ параметров, а также методов повышения точности современных ИП и выявить основные факторы, обуславливающие инструментальные погрешности ИП при проведении экспериментальных исследований.

2. Разработать более общие статические математические модели трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ, входящих в состав инклинометрических преобразователей, включающие дополнительные угловые параметры, характеризующие их пространственную ориентацию в установках при проведении экспериментальных исследований и метрологической аттестации.

3. Выполнить комплексный анализ инструментальных погрешностей трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ и разработать методики их экспериментального исследования.

4. Разработать методическое обеспечение и алгоритмы для экспериментальных исследований инклинометрических преобразователей.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились методом математического моделирования с применением элементов векторно-матричной алгебры, решения систем скалярных трансцендентных уравнений, использования элементов дифференциального исчисления и теории погрешностей. Математическое моделирование проводилось на ЭВМ с применением пакета программ Maple V - R3. При анализе погрешностей и их графической интерпретации были применены пакеты SURFER for Windows V5.01 и Maple V - R3. При проведении экспериментальных исследований и обработке результатов наблюдений были использованы методы статистического анализа с применением пакета разработанных прикладных программ. Разработка прикладных программ проводилась с применением Turbo-Pascal - 6.0.

Научная новизна поведенных исследований заключается в следующем.

Выделены основные факторы, обуславливающие инструментальные погрешности трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ при ориентации на УПО: исходная ориентация УПО, изменение ориентации осей вращения УПО при контролируемом задании азимута, зенитного и визирного углов.

С использованием векторно-матричного математического аппарата разработаны математические модели трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ, характеризующие ориентацию ИП на УПО.

На основе анализа математических моделей получены аналитические выражения инструментальных погрешностей ФПА и АПЗВУ, выполнен их комплексный анализ, позволивший изучить характер распределения систематических погрешностей измерений, выполнить оценку их предельных значений и выявить параметры, оказывающие доминирующее воздействие на точностные характеристики ИП. ¡1«

Разработан алгоритм учета инструментальных погрешностей ИП, который является неотъемлемой частью алгоритмического обеспечения коррекции инструментальных погрешностей ИП при проведении экспериментальных исследований.

Практическая ценность результатов состоит в том, что непосредственное их применение позволило улучшить метрологические показатели ИП.

Проведенные теоретические исследования позволяют при алгоритмической обработке результатов измерений учитывать инструментальные погрешности ИП.

При реализации алгоритмической коррекции погрешностей из технологического процесса исследования ИП на УПО практически

14 jfi исключаются трудоемкие регулировочные операции, что позволяет автоматизировать процедуры исследования ИП на УПО и обеспечивать высокие точностные показатели ИП.

На основе полученных результатов разработаны прикладные программы, составляющие неотъемлемую часть создания и промышленной эксплуатации ИП как на этапах исследования характеристик ИП, так и при проведении скважинных измерений.

Реализация работы: Результаты теоретического и экспериментального исследований диссертационной работы, в частности, результаты анализа факторов, обуславливающих инструментальные погрешности ИП при исследовании на УПО, разработанные методики экспериментального исследования углов ориентации осей вращения УПО, а также результаты экспериментальных исследований УНЭИИП-1 внедрены и практически используются в ЗАО Hi III "Горизонт" (г. Ижевск) и в ГНПП " Пилот" (г. Уфа) при исследовании метрологических характеристик ИП на основе трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ.

Апробация работы. Результаты работы представлялись, докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий.

Уфа.-1997.

- Проблемы авиации и космонавтики и роль ученых в их решении.-Уфа.-1998.

Также, основные положения и результаты диссертационной работы регулярно представлялись и обсуждались на заседаниях кафедры информационно- измерительной техники УГАТУ.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 научных трудов, в том числе 3 статьи и 12 тезисов докладов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Основной текст изложен на 207 страницах, содержит 77 рисунков, 5 таблиц. Список литературы включает

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Султанов, Салават Фаритович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа является итогом исследований автора в области улучшения точностных показателей инклинометрических преобразователей, в частности, трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ. Работа выполнена на кафедре Информационная измерительная техника Уфимского государственного авиационного технического университета.

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие результаты и выводы.

1. Исследование и учет инструментальных погрешностей ИП, вносимых при ориентации ИП на УПО, является наиважнейшей задачей направленной на улучшение точностных показателей ИП.

2. Установлено, что наряду с другими факторами на трехкомпонентные ФПА и АПЗВУ оказывают влияние исходная ориентация УПО, ориентация осей вращения УПО при задании азимута, зенитного и визирного углов.

3. Разработаны математические модели трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ, учитывающие влияние следующих факторов: исходной ориентации УПО, изменение ориентации осей вращения УПО при задании углов (азимута, зенитного и визирного).

4. Анализ разработанных математических моделей показал:

• Влияние параметров Ах, Ау, Ах, 8х, 5у, ух, ух, ух, уу на значения информационных сигналов с феррозондов Тх, Ту, Тг ФПА носит сложный характер, связанный функцией синуса (косинуса) со значениями задаваемых углов (азимута (а), зенитного (0), визирного (ср)), и зависящий от значений горизонтальной и вертикальных составляющих (НО, Z0) вектора напряженности магнитного поля Земли.

• Влияние параметров Ах, Ау, Ах, 8х, 8у, ух, ух, ух, уу на значения информационных сигналов с акселерометров Ох, Оу, Ог АПЗВУ носит сложный характер, связанный функцией синуса (косинуса) со значениями задаваемых углов (зенитного (0), визирного (ф)).

5. На основе разработанных математических моделей впервые получены выражения инструментальных погрешностей азимута трехкомпонентного ФПА и выражения погрешностей зенитного и визирного углов трехкомпонентного АПЗВУ, обусловленные факторами: исходной ориентацией УПО, изменениями в ориентации осей вращения УПО при задании азимута, зенитного и визирного углов.

6. Установлено, что углы, характеризующие ориентацию осей вращения УПО, оказывают существенное влияние на значения инструментальных погрешностей ИП. В частности, показано, что предельные значения погрешности азимута трехкомпонентного ФПА и погрешностей визирного и зенитного углов трехкомпонентного АПЗВУ при равновероятных значениях углов ух уу, %х, уъ, 5х, 5у 01раничены выражениями:

Аа\<26,56*\8\, |^|<6.64*| 81, \Ав\<Ъ'

7. Анализ инструментальных погрешностей ФПА и АПЗВУ показал:

• Погрешность азимута трехкомпонентного ФПА обусловленная исходной ориентацией УПО, не зависит от значения азимута, зенитного, визирного углов и является постоянной. Т.е. полученные выражения позволяют априорно оценивать и учитывать значение погрешности ФПА.

• Погрешности АПЗВУ, вызванные исходной ориентацией УПО, не зависят от значения визирного угла и связаны функцией синуса (косинуса) со значениями азимута и зенитного углов.

• Погрешности ФПА и АПЗВУ, обусловленные ориентацией осей вращения УПО при задании углов Эйлера, имеют сложный характер, функционально связанный со значениями задаваемых углов. В связи с чем наиболее целесообразным представляется учет погрешностей в процессе алгоритмической обработки результатов исследования.

• Погрешности измерения визирного угла трехкомпонентного АПЗВУ значительно возрастают при значениях зенитного угла, близких к 0°, 180° .

8. В результате экспериментальных исследований установлено, что:

• Предельные значения углов ориентации осей вращения УПО не превышает бх <1,6 угл. мин, 5у < 1,0 угл. мин, ух < 22,8 угл. мин, уу < 20 угл. мин. В соответствии с разработанными моделями ФПА и АПЗВУ погрешность азимута ФПА не будет превышать 270 угл. мин!, погрешность зенитного угла АПЗВУ< 42 угл. мин, погрешность визирного угла АПЗВУ < 64 угл. мин. Таким образом, вклад погрешностей установок пространственной ориентации в результирующую погрешность является существенным.

• Погрешности, обусловленные отклонением осей вращения от исходного базиса, носят систематический характер. Предлагается повысить точность инклинометрических преобразователей, путем коррекции результатов измерений на величину систематической погрешности.

9. Разработаны методики исследования углов ориентации осей вращения УПО УНЭИИП. Проведена оценка методических погрешностей исследования параметров 8х, 8у, ух, уу и показано, что методические погрешности измерения искомых угловых параметров, характеризующих отклонения осей поворотов, не превышают погрешностей первог о порядка малости.

Ю.Разработаны алгоритмы учета инструментальных погрешностей трехкомпонентных ФПА и АПЗВУ, обусловленных ориентацией осей вращения УПО. Данные алгоритмы являются основой для разработки программного обеспечения при исследовании ИП и обработке результатов скважинных измерений.

11. В результате проведенных исследований установлено, что учет погрешностей ИП по выражениям погрешностей и на основе разработанных алгоритмов, позволяет повысить точности ФПА и АПЗВУ, обусловленные погрешностями ориентации осей вращения УПО при задании углов Эйлера: азимута - в 1,7 раза; зенитного угла - в 1,3 раза; г визирного угла - в 1,7 раз.

Результаты исследований автором представлялись и докладывались на различных конференциях, внедрены и практически используются в ЗАО Hi ill

Горизонт" г. Ижевск и ГНПП "Пилот" г. Уфа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Султанов, Салават Фаритович, 1999 год

1. Алиев Т. М, Мелик Шахназаров А М5 №микшов А Г, Информщионньк системы в нефтяной гфомыпшшносш: - М5 Недра: 1972:

2. Ашт !, М, Тер = )#-шуров А А, Шекихвдов А М Шерэдионные метода повышения точности жшфешш. М, Наука 1986. - 169 с.

3. Афанасьев Ю. В., Студенцов Н В, Щрлкин А П ^1ашитометрические преобразователи, приборыи установки. Л., Энергия. 1972. - 272 с.

4. Афанасьев Ю, В. Феррозонды JI5 Энергия. 1969. - li£S с.

5. Афанасьев Ю. В. Феррозоццовые приборы Л., С^ергоатомиздат. -Ленингр. отд - пие. 1986. - 188 с.

6. Бахтщре Ш Н, Федорова Т. А Автоматизация поверочных установок с гфимшшием микро ЭВМ // йзмфительная техника 19S4- 4 — С. 8- 9.

7. Бачманов Н А, Бушуган И А, Рябинов М Н ИЬкщцование погрешности задания углов устройствами для поверки инклинометров и орненшгоров // Гшфизичеекая аппаратура 1985. вып.82. - С. 111 - 118.

8. Елюменцев А М, Калистратов Г. А, Цфульшжов В П Метрооюшческое обеспечение геофизических исследований скважин // Законодательная и прикладная метрология. 1993. -Ш З. С. 20 - 22.

9. Ешоменцезв А М, Цирульников В. П Автоматизированное рабочее место метролога по геофизическим исследованиям скважин // Законодательная и прикладная метрология. 1994. № 2. - С. 45 - 47.

10. Н.Бусленко ИП Моделирование сложных систем. М, Наука 1978. 400с.12Высокоточные гаросжшичесжие инклинометры и забойные измерительные комплексы// Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 1993. № 7 - 8. - С. 7 - 8.

11. Галета В. О., Зорин Д. П Маркшевдерсжо геодезические работы при бурении на нефть и газ. - Киев., Общество "Знание" Укр. СОР. 1981. - 20 с.

12. Голдстейн Г, Классическая мехшика М, Щука 1975. - 415 с.

13. Гусев ЕГ., Мшювзоров Г. В., Султанов С. Ф Об опредежнии параметра взаимной ориентации датчиков в инклинометрах// Цюбжмы мшшно -ведения, конорукщюнных материалов и технологий. Об. научн. труд. Уфа, Гилем. 1997.-С. 155-161.

14. Демвдович Б.П, Марон К А, Основы вы^шсжтельлой математики. -М Фнзматшз, 1960. - 659 с.

15. Д ьяконов Д И и др. Свищи курс геофизических исследований скважин. -М.Щфа 1984.-432с.

16. Бфремов & Ф., Люлик В. П Методы компенсации аппаратзрной погрешности диффдзенциального феррозоццового магнитометра// Геофизическая аппаратура, -1970. -вьш. 43. С. 26 - 34.

17. Зверев Г.Н, Дембидкий СН Сценка эффжгивноста геофизических исследований скважин. -М, Нгдра, 1997. -224с.22.3ельцман П А Конструирование аппаратуры для геофизических исследований скважин. М, Недра 1968. - 170 с.

18. Инюшнометрия скважин / А М Елюменцев и др. // Метрологическое обеспечение геофизических исследований скважин. Гл 7. - М, Нздра^ 1991. -С.163-174.

19. Ишсшнометрия скважин ( Geoservices: Stewing Tool у/ Каташг Франции, 19901991. Ш 304. - С. 22.

20. Инкшнометры Методы и средства поверки. ГОСТ 8.447-87 (СТ СЭВ 2612-80).

21. Инклинометры Общ« , технические требования. ГОСТ 24151-87 (СТСЭВ 1460-86).

22. ЖШсфумент для ориентирования при накшнно направленном бурении (EASTMAN CHRISTENSEN Directional Orientation Tool DOT)// Каталог США, 1992. Ns 1084. - С. 1.

23. Исаченко В. X ИЕЖлинометрия скважин. — М? Нздра 1987. -216с.

24. Исаченко В. X Системы контроля за траекторией ствола скважины за рубежом. -М, ВНИЙОЭНГ. 1980, -88с.

25. Калинин А Г. Искривление скважин. М, ГЬдра. 1974. - 304с.

26. Ковшов ГНК теории погрешностей ишашнометрических устройств // Элементы информационно шмфительных устройств: Научн. труды ЕФАНОССР. 1976. -С. 82 - 85.

27. ЗЗ.КЬвшов Г. Н , Алимбеков Р.Н, Жибер А В. Ижлинометры (Основы теории и проектирования). Уфа, Гилем, 1998.-380с.

28. ЗВ.Ковшов Г. Н5 Молчанов АА, Скраев А X Матричньй способ определения связи между показаниями инюшнометров и элементами наклонной сжважины^Тшфйзичесшя: аппаратура 1977. - вып. 61. -С. 125-129.

29. Ковыюв Г. Н О построении инклинометров со стержневыми феррозондами // Известия вузов. Нефть и газ. 1979. - Xs 5. - с, 76- 79.

30. Ковшов Г. Н 0применении стержневых феррозондовых преобразователей в инклинометрах// Труды УАИ 1975.вып. 85. С. 81-88.

31. Ковшов Г. Н, Рогатых Н П К вопросу увеличения точности преобразователей зенитного угла инклинометров// Геофизическая аппаратура 1986. - вып. 86. - С. 113 - 121.

32. КЬвшов Г. Н, Сергеев А Н Инструментальные погрешности феррозондовых преобразователи азимута // Геофизическая апп^атура.- 1986. -вып. 86. -С. 106- 112.

33. Ковшов Г. Н, Сергеев А Н, Рогатых Н П Цифровой преобразователь зенитного угла инюжнометра // Геофизическая аппаратура. 1980. -вып. 71. -С. 134-139.

34. Ковшов Г. Н Устройство точного ориентирования мегниточувашительньк элементов в плоскость наклона скважины // Геофизическая аппаратура- 1978. -вып. 63. -С. 144- 151.

35. Кшловсжий Е, А, Гафиятуллин Р. X Автоматизация процесса геологоразведочньк скважин -. Hfyipa. 1977. 215 с.

36. Комплекс обработки инклинометричесзсой информации/ В Г. Фролов и др.: Каталог научно технических разработок. - М,ВНИИОЭНГ. 1989. -С. 105.

37. Комплекс программ обработки и отображения ишшиномепричежой информащш / В. Г. Фролов и др.: Клташг научно технических разработок. - М, ВНИИОЭНГ. 1989. - С 106.

38. Кочемасов Ю.Н, Колегаев Ю.Б. Обзор современных MWD систем// Проблемы нефтегазового комплекса Росши: Материалы междушродной научн. - техн. конф. - Уфа. 1998. - Т1. - С.46 - 50.

39. Кочемаоов Ю.Н5 Колегаев КЗ. Б. Современные феррозондовые преобразователи и пфспективы их развития//Цробшмы нефтегазового комплекса России: Матфиалы международной научн. техн. конф. - Уфа 1998. -т1- С.65 -68.

40. Крыкин С. С. Регентов В. П, Клабукова Н М Оценка погрешности магнитного инклинометра с трежомпоненшьми датчиками// Геофизический журнал -1992. -№14. -С.80 84.

41. Лавров Б. В. Исследование и разработка феррозоццовых инклинометрических преобразователей: Джхз. канд. техн. наук Уфа, 1979. -227с.

42. Макашов Э.М, С^чаршко В.Н. Методологические основы научных исследований. М, изд. МАИ 1998. 28с.

43. Мшжзоров Г. В. Анализ инструментальных погрешностей жжлинс>мегф1мескихустройств. -Уфа, изд. «Гилем». 1997.- 184с.

44. Миловзоров Г, В. Ишслиномефические преобразователи для систем управления бурением наклонно направленных и горизонтальных скважин: дисс. докт. техн. наук; Уфа 1997. - 434 с.

45. Мшювзоров Г. В. Моделирование и исследование инструментальных погрешностей трехкомпонентаого акселфометрического преобразователя ншоюяа// Измфительная техника -1996. N210. - С. 22 - 26.

46. Мшювзоров Г. В., Епишев А О., Султанов С. Ф. Инюшнометрические приоры для систем управления ориентацией бурового инструмента/Проблемы авиации и космонавтики и роль ученых в их решении: Тезисы доюх научн. практ. конф. - Уфа 1998. -- С.87- 88.

47. Мшювзоров Г. В., Ураксеев М А, Шшнько О. Н Автоматизированная система настройки и экспфимштальных исследований преобразователей простршствеиной ориентации// Информационно измфительные системы Тез. докл Всесоюзн. НТК -Ульяновск. 1989. - С.46.

48. Миловзоров Г. В., Шганько О. Н Установка для экшфимштальных исследований инкшшометричесасих преобразователей// Методы и средстваизмерения механических параметров в системах контроля и управления; Тезисы доки Всесоюзн. конф. ГЪнза 1989. - С 34.

49. Мокров Е.А. Колганов В.Н, Папко ААД Трофимов АН. Малкин ГО.М, Линейные акселерометры НИИ физических измфений/У Состояние и проблемы технических измерений: Тезисы докл. 5-й Всероссийской научн. техн. конффенции. -Москва 1998. -С.60-61.

50. НЬвицкий П В., Зограф И А Оценка погршшостей результатов измерений. Л., Знфгоатомиздат. 1985. - 247 с.

51. Ольшанский И Ю. Кривизна и кручение как параметры пространственного искривления скважин // Известия вузов. Геология и разведка 1991. - № 7. -С. 124-128.72.0СТ41 138 - 77. Локальная поверочная схема для инклинометров и ориентаторов. - Л: ВИГР, 1977. -6а

52. Прищепов С. 1С Колегаев Ю.Б. Буровые АСУ кабельного шпа/ЛТроблемы нефтегазового комплекса России: Матфиалы международной научн. текн. конф. - Уфа 1998. - т2. -С.3-7.

53. Рабинович С. Г. ЕЬгрешносш измерений. Л., Энергия. 1978. — 261 с.

54. Рогатых Н П Векторные математические модели гржимашишьж жклинометров // Известия вузов. №фть и газ. 1990. - № 11. - С 81 - 85.

55. Рогатых Н П Построение ффрозондовых преобразователей магнитного азимута// Геофизическая агатаратура 1989. - вып.91. - С. 56 - 61.

56. Розшблат МА Магнитнъю элементы автоматики и вычислительной техники. -М, Наука -1966. -770с.

57. ТВ.Рукавицык В. Н Геолого геофижчесжое информационное обеспечение провода* горизонтальных и многозабойных скважин // Строительство нефтяных и газовых скважин на суще и на море. -1995 - № 4 - 5 - С. 2- 7.

58. Салов Е. А Пути дальнейшего повышения точности и производательносгги инклинометрических измфший в скважинах Западной Сибири// Геофизические исследования нефтяных скважин Западной Сибири. Уфа, 1983. - С.20 - 29. (Труды ВНИИНПГ; вып. 13).

59. Сергеев А Н Исследование и разработка ффрозоцдовых преобразователей азимута для систем управления буровым инструментом: диос. канд. техн. наук, Уфа 1983.-241с.

60. Сравнительные таблицы эксплуатационных характфисшк приборов различных фирм для проведения нзмфений в скважинах в процессе бурения//PETROLEUM ENG., 1995. -V. -vol. 67.-Х°5.-рр. 41-43, 4748, 51 52> 54 — 59.

61. Стариков В.Н Как решить математическую задачу аналитически или численно быстро и точно с помошью системы Maple V for Windows: учебное пособие*, изд. ГАСБУ. Уфа, 1995. - 114 с.

62. Стол установочный УСИ- 2 Технические условия ТУ 39 01 - 329 - 77.

63. Су1ШПЖин С С Направленное бурение: Учебник для вузов. М, Нздра 1987.-272 с.

64. Султанов С. Ф. Анализ погрешностей установок пространственной ориентации// Датчики и преобразователи информации систем измфения, контроля и управления (Датчик 98): Тезисы докл. X научн. - техн. конф. -Гурзуф. 1998.-С. 544 - 545.

65. Султанов С. Ф. Поворотные установки консольного и уравновешенного шла для исследования инкжшометричесвшх пршбршоватлеШ/ йзмфительные преобразователи и 1шформащюнные технологии: Межвуз. научн. об к УГАТУ, Уфа. 1996. -вьш. 1 - С. 98-105.

66. ШСултанаев Р. А Скважинные ишотинометрические преобразователи на основе трехкомпонеишого феррозодцового мжпитометра и преобразователя угловых перемещений: дисс. кавдтехн. наук, Уфа, 1989. -212 с.

67. Установка для поверки скважинных инклинометров УОП 1. Технические условия ГИЩ 2.779.001.ТУ.

68. Установка типа УПСП для повфки скважинных приборов. Технические условия АХА 2.779.500 ТУ.

69. А с. 705260 СССР, МКл.2 G 01 V 13 / 00. Устройство для повфки пространственного положения скважинных приборов / Н А Бачманов, А С Найгорин, А М Боцдфев. -№ 2423677 /18- 10; Заявлено 29. 11. 76; Опубл. 25. 12. 79, БИ №47.

70. А с. 717537 СССР, МКИ 3 G 01 С 25 / 00. Устройство для повфки измфителшого прибора, преимущественно инклинометра / АС. №йгорин, КЛ.Санто и др. № 2562849 / 18 - 10; Заявлено 02. 01. 78; Отубл 25. 02. 80, БИ №7.

71. А с.781329 СССР, МКИ 3 Е 21 В 47 / 022. Устройство для ориешировакия датчиков / Е. А Салов, Р. И Кривоносов, А Н Русин, В. В. Магаров. № 2707639 / 22 - 03; Заявлено 04. 01. 79; Опубл 23.11.80, БИХ2 43.

72. А с. 926260 СССР, МКИ 3 Е 21 В 47 / 022. Устройство для измфения зенитного и шсидального углов скважинного прибора /НА Бауманов. № 2896010 / 22 - 03; Заявлено 08. 02. 80; Опу^л 07. 05. 82, БИ 17.

73. А с. 1343006 SU, МКИ 4 Е 21 В 47 / 022 Усгройсшо для ориентирования датчиков / Г. В. Миловзоров, Р. А Оулганаев, Г. В. Коган, О. Н Шшнъко, В. Н Якин. № 4039812/22 - 03; Заявлено 20.03.86; Опубл 07.10.87, БИ № 37.

74. А с. 1488453 SU, МКИ 4 Е 21 В 47 / 02 Установка дш поверки инклинометров / В.О.Гапета, ММКЬноважико. № 4308003 / 23 - 03; Заявлено 22 09. 87;Опубл 23. 06. 89, БИ №23.

75. Патент № 4302962 ,США Средство поверки инклинометра. Опубл. 12.01.82.

76. Патент № 5452518, США МПК 6 А 21 А 47 / 022. Способ корржщровки осевых координат маттатгометрических отсчетов при геофизических исследованиях скважины Сйубл. 26.09.95.

77. Berkmari R, Bondaruk В., Korepanov V. Advanced flux gate magnetometer with low drift// XIVIMEKO WORLD CONGRESS. 1997.

78. Berkman R, Korepanov V. New approach to the exact design of low noise search сой magratometere// XiV IMEKO WORLD CONGRESS. 1997.

79. Extended reach drilling envelope expected to reach nine km by 2Ш0 // Offshore, -1994, Ж Vol. 54, № 11. - P. 45.207

80. Pajunpaa KL„ Korepanov V.9 Klimovidi E. Calibration system for vector DC magnitometers// XIV IMEKO WORLD CONGRESS. 1997.

81. Riedel R A Surface Mcromachmecl Monolithic Accelerometer (ADXL 50) // Analog Dialogue - 1993. - Vol. 27, № 2. - P. 3 - 7.lll.Spinrder R F., Stone F. A MWD program measuring coimieciality // Oil and Gas J. 1978. - Vol. 76. - № 18. - P. 59 - 66.