Рис. 8. Структурная схема инклинометра МТ-1-40
Выбор режима
работы осуществляется соответствующей установкой переключателя режима работы
АВТ-УПР. В автоматическом режиме инклинометр работает по временной программе,
задаваемой датчиком временных интервалов. В этом режиме инклинометр перемещают
по скважине, контролируя по секундомеру время прохождения циклов программы.
Через промежутки времени, предусмотренные в цикле для успокоения ЧЭ и
регистрации их показаний, его останавливают в точке измерения, и каждый кадр
фотопленки соответствует одному измерению.
В
автоматическом режиме фотографирование шкал ЧЭ производится циклично через 2,5 мин,
в режиме управления – по команде оператора с поверхности.
В режиме
управления
фоторегистратор инклинометра срабатывает только в тех точках скважины, где
необходимо произвести измерение. В этом режиме датчик ускорений обеспечивает
логическую схему телеуправления, в которой фактор «перемещение» является
запрещающим, а фактор «остановка» – разрешающим сигналом, т.е. при перемещении
инклинометра по скважине автоматический фоторегистратор всегда находится в
выключенном состоянии и для его запуска необходимо остановить инклинометр. Для
измерения в этом режиме оператор опускает инклинометр в точку измерения и
выдерживает его без движения не менее 1 мин.
За это время
происходит успокоение ЧЭ, фотографирование его шкал азимута и зенитного углов и
выключение фотоинклинометра. Для последующего измерения необходимо переместить
(встряхнуть) инклинометр, а затем его остановить
Инклинометрический
блок скважинного прибора (рис. 9)
состоит из чувствительного элемента 1, зенитных углов и азимутов; фоторегистрирующего
устройства – автоматического фотоаппарата, состоящего из
фотокамеры 2, механизма транспортирования фотопленки 3 с электромагнитом
5, кассет с пленкой и программного блока 4; пусковых устройств (датчика временных
интервалов 7 и датчика ускорений 6); блока питания 8, размещенных в защитной
гильзе [5].
Рис. 9. Автономный многоточечный фотоинклинометр МТ-1-40 конструкции
ВИТР.1 – чувствительный элемент; 2 – фотокамера; 3 – механизм перемотки
фотопленки; 4 – программный блок; 5 – электромагнит; 6 – датчик ускорений; 7 –
датчик временных интервалов; 8 – блок питания
Все
измерительные узлы ЧЭ – магнитная стрелка и шкала зенитных углов размещены в
цилиндрическом герметичном корпусе (в его верхней части установлено прозрачное
стекло), заполненном кремне-органической жидкостью ПМС-5, которая служит
демпфером и световодом (рис. 10).
Благодаря демпфированию ЧЭ в жидкости и шаровой опоре 12 измерения можно производить
в скважинах с зенитным углом 1 – 2° и более.
Рис. 10. Чувствительный элемент фотоинклинометра МТ-1-40.
1 – компенсатор
давления; 2 – вал вращения с подшипниками 11; 3 – апсидальная рамка
эксцентричная; 4 – маятник; 9, 10 – керны; б – картушка азимутальная; 7 –
кольцо из органического стекла с делениями зенитных углов; 8 – стекло с
неподвижными индексами отсчета зенитных углов; 9 – защитное стекло с
воздухозаборником; 12 – шаровая опора чувствительного элемента
Электрическое
питание
инклинометрического блока осуществляется от аккумуляторного или гальванического
источников (элементы 343 или «Салют»).
Вспомогательные
принадлежности инклинометра МТ-1 предназначены для обеспечения его работоспособности,
обработки и расшифровки фотоснимков и состоят из устройства для подзарядки
аккумуляторов; светонепроницаемого мешка, предназначенного для перезарядки
кассет фотоаппарата; проявочного бачка и просмотровой лупы.
Инклинометр
гироскопический автономный ИГА-1 производства ЗОА «Гирооптика»
Область
применения: оперативный
контроль пространственного положения скважин при строительстве горных
выработок. Назначение: определение трехмерных координат х, у, z осевых точек
группы вертикальных скважин [6].
Состав
комплекта:
скважинный прибор, наземное оборудование и программно-математическое
обеспечение.
Скважинный
прибор
выполнен в виде прочного герметизированного корпуса цилиндрической формы, в
котором установлены блок чувствительных элементов (БИЧЭ), электронный блок,
вторичный источник питания и аккумуляторная батарея. В верхней и нижней частях
корпуса скважинного прибора установлены два центратора, обеспечивающие
установку его продольной оси по оси скважины [6].
Наземное
оборудование
включает ручную лебедку, устройства ее установки на обсадной трубе скважины,
пульт управления и визирное устройство
Программно-математическое обеспечение включает пакет
программ для камеральной обработки измерительной информации с использованием
алгоритмов бесплатформенной инерциальной системы с помощью
программно-аппаратных средств, отвечающих требованиям:
· ПК P-4, 1,2 ГГц;
· 256 Мбайт – ОЗУ;
· HDD – 20 Гбайт;
· ПО Windows 2000/XP.
В результате
камеральной обработки определяются координаты х, у, z осевых точек группы
скважин. Конечный результат обработки представляется в виде чертежей сечений группы
скважин по заданным горизонтам [6].
Состав и
назначение блоков
БИЧЭ включает двухканальный
микромеханический преобразователь ускорений линейных (ПУС) и микромеханический
преобразователь скорости угловой ПСК(У). Ось чувствительности ПСК(У)
расположена по продольной оси скважинного прибора, а оси чувствительности ПУС –
взаимноортогональны и перпендикулярны продольной оси.
Электронный
блок,
включающий аналого-цифровые преобразователи, контроллер внутреннюю память,
обеспечивает преобразование аналоговых сигналов БИЧЭ в цифровой код и
регистрацию измерительной информации во внутренней памяти.
Вторичный
источник
питания преобразует постоянное напряжение аккумуляторной батареи 9 – 12 В в
стабилизированные напряжения, необходимые для функционирования БИЧЭ и электронного
блока.
Аккумуляторная
батарея
скважинного прибора выполнена в виде герметичного сменного блока, позволяющего
осуществить его замену в полевых условиях.
Ручная лебедка, устанавливаемая на обсадной
требе скважины с помощью устройств крепления, обеспечивает спуск и подъем
скважинного прибора в скважине. В состав лебедки входит барабан с тросом,
датчик глубины спуска, стопорное устройство. Датчик глубины спуска состоит из
мерного колеса, охватываемого тросом и валкодера, включающего оптоэлектронные датчики
угла поворота колеса. При спуске угол поворота мерного колеса пропорционален
перемещению скважинного прибора.
Пульт
управления
обеспечивает управление режимами функционирования инклинометра и включает
клавиатуру, дисплей, съемный модуль Flash-памяти, контроллер и автономный
источник питания. Пульт управления подключается к скважинному прибору и датчику
глубины спуска. При спуске скважинный прибор отсоединяется от пульта управления
и переводится в автономный режим работы [6].
Визирное
устройство
предназначено для установки базовой линии скважинного прибора по направлению на
реперный пункт с известными координатами. При визировании на реперный пункт
визирное устройство устанавливается в верхней части корпуса скважинного прибора
на базовой поверхности.
Технология
съемки
группы скважин включает последовательное выполнение процедур [6]:
· установку скважинного прибора
инклинометра и наземного оборудования в исходном положении в устье одной из
скважин;
· привязка с помощью визирного
устройства базовой линии скважинного прибора к реперному пункту;
· включение с помощью
клавиатуры пульта управления скважинного прибора, проверка его
функционирования, ввод исходных данных (координат устья скважины и реперного
пункта, параметров скважины);
· перевод скважинного прибора в
автономный режим записи измерительной информации и отсоединение пульта
управления от скважинного прибора;
· спуск скважинного прибора в
положение забоя скважины и последующий подъем в исходное положение с помощью
ручной лебедки;
· подключение скважинного
прибора к пульту управления, выключение автономного режима записи, перезапись
измерительной информации во Flash-память пульта управления, выключение
инклинометра;
· выполнение перечисленных
процедур на каждой скважине всей группы скважин;
· выполнение камеральной обработки
с использованием программно-математического обеспечения инклинометра и
построение конечного продукта съемки – чертежей сечений группы скважин по
заданным глубинам.
Основные
технические данные:
· инклинометр работоспособен:
1)
в
диапазоне температур окружающей среды от – 20 до +40 °С;
2)
при
вибрации в диапазоне частот от 10 до 55 Гц с амплитудой – 2 10 м/с2;
3)
при
многократных ударах с ускорением 20 м/с и длительностью ударного импульса 2 мс;
4)
в
обводненных скважинах с глубиной водяного столба до 50 м
· инклинометр обеспечивает
съемку вертикальных скважин, обсаженных стальными трубами со следующими
параметрами:
1)
внутренний
диаметр труб – 76 – 102 мм;
2)
глубина
скважины – 100 м;
3)
диапазон
зенитных углов скважины – ± 8°.
· погрешность определения
глубины – ± 0,3 м;
· диапазон измерения плановых
координат X, Y – ± 2 м;
· случайная составляющая
погрешности определения плановых координат X, Y, – 50/100 мм/м;
· габаритные размеры
скважинного прибора:
1)
диаметр –
68 мм;
2)
длина –
1270 мм;
3)
масса
скважинного прибора – 10 кг.
Отечественные
электромеханические компасные инклинометры
Оперативный
контроль искривления скважин при отсутствии специальных автономных
инклинометров должен выполняться кабельными геофизическими инклинометрами.
Для измерения
скважин в диамагнитных средах наиболее распространены следующие отечественные
электромеханические компасные инклинометры: МИ-30, МИР-36, КИТ-60, КИТА-74 и
др. Характеристики приведенных выше инклинометров приведены в табл. 8.
Таблица
8
Техническая
характеристика отечественных каротажных инклинометров
Тип
инклинометра
|
Зенитный угол
|
Азимут
|
Диаметр
скважинного прибора, мм
|
Температура
max, °C
|
Давление,
max, МПа
|
Диапазон,
градус
|
Погрешность,
мин
|
Диапазон,
градус
|
Погрешность,
градус
|
КИТ
|
0 – 50
|
± 30
|
0 – 360
|
± 4
|
60
|
120
|
60
|
КИТА
|
0 – 50
|
± 30
|
0 – 360
|
± 4
|
74
|
120
|
120
|
ИМ-1
|
0 – 75
|
± 20
|
0 – 360
|
± 2
|
73
|
180
|
150
|
ИН1-721
|
3 – 100
|
24
|
0 – 360
|
± 2
|
73
|
120
|
60
|
МИ-30
|
0 – 50
|
± 30
|
0 – 360
|
± 5
|
30
|
130
|
80
|
МИР-36
|
0 – 45
|
± 30
|
0 – 360
|
± 4
|
36
|
80
|
20
|
«Зенит-40У»
|
2 – 70
|
± 30
|
0 – 360
|
–
|
40
|
|
|
ИММ-32-125/70
|
0 – 90
|
± 12
|
0 – 360
|
± 0,5
|
32
|
125
|
70
|
ИГИ-42-120/70
|
0 – 90
|
± 15
|
0 – 360
|
± 1
|
42
|
120
|
70
|
Примечания.
1. Погрешность
измерения азимута дана для зенитных углов, превышающих 3°.
2. Инклинометры
ИН1-721 и «Зенит-40У» обеспечивают непрерывную регистрацию углов.
Ферромагнитный
ИММ-32-125/70 и гироскопический инклинометры ИГИ-42-120/70
В ГП «Момент»
(С.-Петербург) разработана более современная и совершенная конструкция
кабельного ферромагнитного инклинометра диаметром 32 мм с поверхностным прибором
типа ПЭВМ, а также совместно с ВИТРом принципиально новая конструкция
малогабаритного гироскопического инклинометра диаметром 42 мм для
ферромагнитных сред со сферическим гироскопом-акселерометром с электромагнитным
подвесом ротора [5].
Конструктивно чувствительный
элемент ЧЭ представляет собой ротор, размещенный в сферической полости,
создаваемой торцами окружающих ротор полюсов восьми электромагнитов (рис. 11)
[5].
Рис. 11. Конструкция чувствительного
элемента в форме шарового гироскопа-акселерометра с электромагнитным подвесом
ротора гироинклинометра ИГИ-42-120/70.
1 – датчик
момента; 2, 5 – статор подвеса; 3 – ротор; 4 – статор двигателя; 6 – корпус; 7
– датчик угла
Магнитопроводы
электромагнитов объединены в два кольцевых ферритовых статора 2, 5. Аксиально
отверстию ротора с обеих сторон размещены два идентичных четырехзубцовых
электромагнитных статора 1, 7, выполняющих функции датчика момента,
прилагаемого к ротору, и датчика угла.
В экваториальной
плоскости ротора расположен статор двигателя 4, обеспечивающий вращение ротора
на принципе асинхронной электромашины. Эти узлы расположены в цилиндрической
вакуумплотной камере 6, необходимое разрежение в которой обеспечивается
магниторазрядным газопоглотителем. Подводка питания и связь гироскопа с наземным
прибором – ПЭВМ осуществляется через гермовводы, расположенные в торцевых
крышках чувствительного элемента. Технические характеристики указанных
ферромагнитного ИММ-32-125/70 и гироскопического инклинометров ИГИ-42-120/70
даны в табл. 8.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
|