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.

3.3.2 Инклинометры для планового контроля

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

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.

Зарубежные автономные инклинометры

В зарубежной практике автономные инклинометры применяются наиболее широко и представлены разнообразными вариантами конструкций. В зависимости от применяемых чувствительных элементов ЧЭ – датчиков измерения углов они разделяются на три группы: индикаторы зенитных углов, инклинометры с магнитными ЧЭ и с гироскопическими ЧЭ, а изготавливаются, как правило, с большим числом датчиков в комплекте с подразделением их на узкие поддиапазоны измерения зенитных углов ЗУ, нередко в 2 – 6° и 10 – 20°.

По методу регистрации показаний они разделяются на приборы [5]:

· с механической регистрацией путем перфорации бумажного или фольгированного диска (одна точка ЗУ), на электрохимической бумаге,

· фото- и кинорегистрация, иногда магнитный носитель.

Наиболее совершенные из них, например фирмы «Фридрих Лейтерт», обеспечивают измерение зенитного угла в диапазонах 0 – 10°, 0 – 20° и 17 – 130° с погрешностью его измерения соответственно ± 0,1°, ± 0,25°, ± 0,5° и азимута, равной ± 1°, иногда менее.

Технические характеристики некоторых зарубежных автономных инклинометров приведены в табл. 9 [5].

Таблица 9

Техническая характеристика некоторых зарубежных автономных инклинометров

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7