Биндер Яков Исаакович – кандидат технических наук (1988), главный конструктор АО "Специальное конструкторское бюро приборов подземной навигации", ведущий научный сотрудник кафедры лазерных измерительных и навигационных систем факультета информационно-измерительных и биотехнических систем.
Беловодский пер., д. 9, корп. 2, лит. Щ, Санкт-Петербург, 194044
Yakov I. Binder - Cand. Sci. (1988), Chief designer of Special Design Bureau of Devices of Underground Navigation, leading researcher of the Department of Laser Measurement and Navigation Systems.
9/2, Belovodskii per., St Petersburg 194044
Хазов Иван Анатольевич – научный сотрудник АО "Специальное конструкторское бюро приборов подземной навигации", аспирант 3-го года обучения кафедры лазерных измерительных и навигационных систем факультета информационно-измерительных и биотехнических систем.
Беловодский пер., д. 9, корп. 2, лит. Щ, Санкт-Петербург, 194044
Ivan A. Khazov - researcher of Special Design Bureau of Devices of Underground Navigation, Postgrauate student of the Department of Laser Measurement and Navigation Systems.
9/2, Belovodskii per., St Petersburg 194044
Введение. Развивается подход к построению гироскопического инклинометра (ГИ) на основе одного одноосного датчика угловой скорости (ДУС). Констатируется, что такой ГИ следует считать модификацией продольной схемы, сохраняющей известный недостаток тактико-технических характеристик – отсутствие адаптивности к траектории, т. е. соизмеримости погрешностей ГИ при различных зенитных углах. Следующий значимый шаг в развитии схемы с одним ДУС является задачей настоящей работы – это кратное повышение точности измерения азимута для вертикальных и "прилегающих к вертикали" скважин при работе ГИ в непрерывном режиме.
Цель работы. Придание ГИ на базе одноосного ДУС свойства адаптивности к траектории скважины: конструктивная модификация, сравнительный анализ ошибок.
Материалы и методы. Алгоритмы идеальной работы новой схемы в непрерывном режиме синтезируются на основе матричных преобразований координат и уравнений Эйлера. При анализе свойств ошибок ориентации используются методы линеаризации, интегральное исчисление, основы вариационного исчисления и теория линейных дифференциальных уравнений.
Результаты. Придание модифицированной схеме ГИ свойства адаптивности к траектории достигнуто за счет предусмотренного в конструкции отклонения положения оси чувствительности ДУС на некоторый угол неортогональности к продольной оси ГИ. При проектировании ГИ на базе развитого подхода удается реализовать значение этого угла 20°, что обеспечивает эффективный уровень адаптивности к траектории ствола в непрерывном режиме, а увеличение погрешности компасирования не выходит за рамки неопределенности статистических характеристик дрейфа ДУС.
Заключение. Разработанная схема ГИ позволяет в несколько раз снизить влияние дрейфа ДУС на точность выработки азимута в зоне переходных зенитных углов (от "вертикальных" стволов к наклонно направленным) по сравнению с известной точностью для "продольной" схемы, сохраняя тем самым в процессе движения в скважине повышенную точность начальной выставки в ее устье.
Introduction. An approach to designing a gyroscopic inclinometer (GI) based on a single uniaxial angular rate sensor (ARS) is developed. It is argued that such an ARS should be considered a modification of a longitudinal GI scheme, preserving the well-known disadvantages of its performance characteristics. The latter include a lack of adaptability to the trajectory, i.e., commensurability of GI errors at different zenith angles. This work sets out to develop a scheme with one ARS in order to achieve a multiple increase in the accuracy of azimuth measurements for vertical and adjacent-to-the-vertical boreholes when the GI is operated in continuous mode.
Aim. To make a GI based on a uniaxial angular velocity sensor more adaptive to the borehole trajectory thought its design modification and a comparative analysis of errors.
Materials and methods. Algorithms for ideal operation of the proposed scheme in continuous mode are synthesized based on matrix transformations of coordinates and Euler equations. The properties of orientation errors are examined using linearization methods, integral calculus, fundamentals of the calculus of variations, and the theory of linear differential equations.
Results. The adaptivity of the modified GI scheme to the borehole trajectory was achieved by means of a structurally provided deviation of the ARS sensitivity axis by a certain angle of non-orthogonality to the GI longitudinal axis. When designing a GI based on the developed approach, it is possible to realize the value of this angle of 20°. For this angle, the increase in the compassing error does not exceed the uncertainty of the ARS drift statistical characteristics, while achieving an effective level of adaptivity to the borehole trajectory in continuous mode.
Conclusion. The developed scheme makes it possible to significantly reduce the influence of the ARS drift on the accuracy of azimuth calculation in the transitional zenith angles area (from vertical to directional boreholes) in comparison with the well-known longitudinal scheme, thereby maintaining an increased initial azimuth accuracy during movement in the initial alignment at the wellhead.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.