Типове инструменти за жироскопско проучване в нефтени и газови кладенци

Конвенционален жироскоп

Конвенционалният жироскоп или безплатен жироскоп съществува от 30-те години на миналия век. Той получава азимута на сондажа от въртящ се жироскоп. Той определя само посоката на сондажа и не определя наклона. Ъгълът на наклона обикновено се получава с акселерометри. Жироскопът с единична снимка, базиран на филм, използва махало, окачено над карта с компас (прикрепена към външната ос на кардан), за да получи наклона. Конвенционалният жироскоп има въртяща се маса, която обикновено се върти с 20 000 до 40 000 оборота в минута (някои се въртят дори по-бързо). Жироскопът ще остане неподвижен, ако върху него не действат външни сили и масата се поддържа в точния център на тежестта. За съжаление, не е възможно да се задържи масата в нейния точен център на тежестта и външни сили действат върху жироскопа. Следователно жироскопът ще се отклони с времето.

Теоретично, ако жироскопът започне да се върти и е насочен в определена посока, той не трябва да променя съществено посоката си с течение на времето. Следователно, той се пуска в дупката и въпреки че кутията се обръща, жироскопът е свободен да се движи и остава насочен в същата посока. Тъй като посоката, в която сочи жироскопът, е известна, посоката на сондажа може да се определи от разликата между ориентацията на жироскопа и ориентацията на кутията, съдържаща жироскопа. Ориентацията на оста на въртене трябва да бъде известна преди жироскопът да бъде пуснат в отвора. Това се нарича рефериране на жироскопа. Ако жироскопът не е рефериран правилно, цялото проучване е изключено, така че инструментът трябва да бъде подходящо рефериран, преди да бъде пуснат в дупката за нефтени и газови кладенци.

Недостатъци

Друг недостатък на конвенционалния жироскоп е, че той ще се отклони с времето, причинявайки грешки в измерения азимут. Жироскопът ще се отклони поради удари на системата, износване на лагери и въртене на Земята. Жироскопът може също да се отклони поради несъвършенства в жироскопа. Дефектите могат да се развият по време на производството или машинната обработка на жироскопа, тъй като точният център на масата не е в центъра на оста на въртене. Дрейфът е по-малък приземен екватор и по-високи на по-високи географски ширини близо до полюсите. Обикновено конвенционалните жироскопи не се използват при географски ширини или наклони над 70°. Типичната скорост на отклонение за традиционен жироскоп е 0,5° на минута. Явният дрейф, причинен от въртенето на Земята, се коригира чрез прилагане на специална сила към вътрешния карданен пръстен. Приложената сила зависи от географската ширина, където ще се използва жироскопът.

Поради тези причини всички конвенционални жироскопи ще се отклонят с определени количества. Дрейфът се наблюдава всеки път, когато се използва традиционен жироскоп, и проучването се коригира за това отклонение. Ако еталонът или дрейфът не са адекватно компенсирани, събраните данни от проучването ще бъдат неправилни.

Скоростно интегриране или насочен на север жироскоп

За да се предотвратят недостатъците на конвенционалния жироскоп, беше разработен скоростен или насочващ се на север жироскоп. Жироскоп за скорост и жироскоп за насочване на север са по същество едни и същи неща. Това е жироскоп само с една степен на свобода. Жироскопът, интегриращ скоростта, се използва за определяне на истинския север. Жироскопът разделя въртящия се вектор на Земята на хоризонтални и вертикални компоненти. Хоризонталната компонента винаги сочи към истинския север. Елиминирана е необходимостта от рефериране на жироскопа, което повишава точността. Географската ширина на сондажа трябва да се знае, тъй като векторът на въртене на Земята ще бъде различен, когато географската ширина варира.

По време на настройката скоростният жироскоп автоматично измерва въртенето на Земята, за да елиминира дрейфа, причинен от въртенето на Земята. Тази конструктивна характеристика го прави по-малко вероятно да генерира грешки в сравнение с конвенционален жироскоп. За разлика от традиционния жироскоп, скоростният жироскоп не изисква референтна точка, за да бъде наблюдавана, като по този начин елиминира един потенциален източник на грешка. Силите, действащи върху жироскопа, се измерват с него, докато силата на гравитацията се измерва с акселерометрите. Комбинираните показания на акселерометрите и жироскопа позволяват изчисляване на наклона и азимута на сондажа.

Скоростен жироскоп ще измерва ъгловата скорост чрез ъглово изместване. Интегриращият скоростта жироскоп изчислява интеграла на ъгловата скорост (ъглово изместване) чрез изходно ъглово изместване.

По-новите версии на жироскопа могат да бъдат изследвани, докато се движите, но съществуват ограничения. Те не трябва да стоят неподвижни, за да получат проучване. Общото време за проучване може да бъде намалено, което прави инструмента по-рентабилен.

Пръстенов лазерен жироскоп

Пръстеновият лазерен жироскоп (RLG) използва различен тип жироскоп за определяне на посоката на кладенеца. Сензорът се състои от лазерни жироскопи с три пръстена и три акселерометъра с инерционен клас, монтирани за измерване на осите X, Y и Z. Той е по-точен от скорост или жироскоп за насочване на север. Инструментът за проучване не трябва да бъде спрян, за да направи проучване, така че проучванията са по-бързи. Външният диаметър на пръстеновидния лазерен жироскоп обаче е 5 1/4 инча, което означава, че този жироскоп може да работи само в 7" и по-голям корпус (проверете нашиядизайн на корпусаръководство). Не може да се прокара през aсондажна колона, докато скоростта или жироскопът за насочване на север може да бъде прекаран през сондажна колона или тръбни колони с по-малък диаметър.

Компоненти

В най-простата си форма пръстеновидният лазерен жироскоп се състои от триъгълен стъклен блок, пробит за три хелиево-неонови лазерни отвора с огледала в точките на 120 градуса – ъглите3. В този резонатор съществуват обратно въртящи се лазерни лъчи – единият по посока на часовниковата стрелка, а другият обратно на часовниковата стрелка. В даден момент фотосензор наблюдава лъчите там, където се пресичат. Те ще взаимодействат конструктивно или разрушително един с друг, в зависимост от точната фаза на всеки лъч.

Ако RLG е неподвижен (не се върти) по отношение на централната си ос, относителната фаза на двата лъча е постоянна и изходът на детектора е постоянен. Ако RLG се завърти около централната си ос, лъчите по часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка ще претърпят противоположни доплерови измествания; единият ще се увеличи по честота, а другият ще намали по честота. Детекторът ще усети разликата в честотата, от която може да се определи точната ъглова позиция и скорост. Това е известно катоСаняк ефект.

Това, което се измерва, е интегралът на ъгловата скорост или ъгълът на завъртане от началото на броенето. Ъгловата скорост ще бъде производната на честотата на биене. Двоен (квадратурен) детектор може да се използва за определяне на посоката на въртене.

Инерционен жироскоп

Най-точният инструмент за проучване в областта на нефта и газа е инерционният жироскоп, често наричан инструмент на Ferranti. Това е цялата навигационна система, адаптирана от космическата технология. Поради най-високата точност на този жироскоп, повечето инструменти за проучване се сравняват с него, за да се определи съответната им точност. Устройството използва три скоростни жироскопа и три акселерометъра, монтирани на стабилизирана платформа.

Системата измерва промяната в посоката на платформата (платформени съоръжения) и разстоянието, което изминава. Той не само измерва наклона и посоката на кладенеца, но също така определя дълбочината. Не използва дълбочината на кабела. Той обаче има още по-голям размер от 10⅝ инча OD. В резултат на това може да се използва само в корпус с размери от 13 3/8″ и по-големи.

Жироскопният инклинометър от Vigor е тестван в най-простата и лесна за използване форма, като клиентът трябва само да го инсталира и отстрани грешките според видеото на Vigor след получаване на стоките. Ако се нуждаете от нашата помощ, отделът за следпродажбено обслужване на Vigor също ще отговори 24 часа, за да ви помогне да се справите с проблема спешно, ако се интересувате от жироскопния инклинометър на Vigor, моля, не се колебайте да се свържете с инженерния екип на Vigor, за да получите най-доброто професионална технология и най-доброто качество безпроблемно висококачествено обслужване.

За повече информация можете да пишете на нашата пощенска кутияinfo@vigorpetroleum.comиmarketing@vigordrilling.com