11.2. Забойное ориентирование в наклонном стволе
Ориентирование отклонителя в стволах, где зенитный угол более 50-70 , производится, как правило, с помощью магнитного переводника и магнитометрического инклинометра (рис. 50).
а б
Рис. 50. Определение положения отклонителя в наклонном стволе с
помощью магнитного переводника и инклинометра с магнитной буссолью
а) Схема расположения инклинометра в КНБК в момент замера:
1 - отклонитель; 2 - метка на отклонителе (показывает плоскость искривления отклонителя); 3 – ограничительный переводник; 4 – центратор для инклинометра; 5 – инклинометр; 6 - магнитный переводник; 7 – магнит; 8 – магнитная буссоль инклинометра; 9 – диамагнитная труба; 10 - кабель
б) Схема магнитного переводника:
1 – переводник; 2–диамагнитная втулка; 3–постоянный магнит
В плоскости действия отклонителя устанавливается постоянный магнит, напряженность магнитного поля которого превышает напряженность магнитного поля Земли в этом месте. Стрелка магнитной буссоли инклинометра устанавливается в плоскости действия этого искусственного магнитного поля. При этом она укажет положение отклонителя относительно апсидальной плоскости.
Можно забойное ориентирование проводить и с помощью «ножей», установленных в кривом переводнике в плоскости его действия. В этом случае днище корпуса инклинометра оснащается свинцовой печатью, на которой остается след от «ножей» во время установки инклинометра на них. Угол, образованный между линией 0-1800 шкалы компаса инклинометра и отпечатком «ножей» показывает положение отклонителя относительно апсидальной плоскости.
Известны и другие способы забойного ориентирования отклонителей [1]. С помощью приборов Амбарцумова можно определить угол между установкой отклонителя и апсидальной плоскостью, однако, азимут и зенитный угол в этом случае не известны. Измерить только величину зенитного угла в апсидальной плоскости позволяет прибор Петросяна АДИКС (аппарат для измерения кривизны скважины). Прибор Шаньгина-Кулигина, также как прибор Амбарцумова, определяет лишь угол установки отклонителя относительно апсидальной плоскости. Точность этих приборов изменяется с уменьшением величины зенитного угла. Не рекомендуется их применение при зенитных углах, меньших 100.
С целью определения пространственных координат ствола скважины и ориентирования отклоняющих компоновок разработаны телеметрические системы с различными каналами связи: проводными, гидравлическими, электромагнитными, акустическими, передающими информацию в режиме реального времени на дисплей компьютера.
11.3. Навигационные системы
Навигация (от лат. navigo — плыву на судне).
Магнитометр – прибор для измерения напряженности, направления магнитного поля. Это индукционная катушка с сердечником из мягкого железа, по которой протекает переменный ток. Сердечник устанавливается вдоль магнитных силовых линий. Обычно, это три катушки, установленные ортогонально. Единица измерения магнитометра – эрстед, а в магнитной индукции – тесла.
Существуют феррозондовые, магнитоиндуктивные, магниторезисторные и квантовые магнитометры.
Акселерометры – это приборы для измерения угловых и линейных ускорений. По типу датчиков акселерометры делятся на гироскопические и негироскопические. Схема простейшего акселерометра представлена на рис. 51.
Рис. 51. Акселерометр
1 – корпус акселерометра; 2 – пружины подвеса; 3 – чувствительный элемент – сейсмическая масса m; 4 – воздушный демпфер; 5 – потенциометрический преобразователь.
Гироскоп - устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат, как правило, основанное на законе сохранения вращательного момента.
Разновидности гироскопов:
- вращающиеся (роторные);
- вибрационные (кориолисовые) – проще и дешевле при примерно такой же точности;
- пьезоэлектрические;
- твердотельные волновые (ТВГ);
- оптические (лазерные, волоконно-оптические).