Волоконно-оптический гироскопический инклинометр - это инерциальная измерительная система, основанная на технологии инерциальной навигации. Это своего рода прибор, который не зависит ни от каких внешних устройств, полностью независим от прибора для измерения в реальном времени и быстрого доступа. Его основной принцип основан на законах относительной инерции космической механики, выдвинутых Ньютоном. Используя волоконно-оптический гироскоп, чувствительный к акселерометру, измеряют угловую скорость и ускорение в процессе перемещения вдоль ствола скважины, затем получают параметры в месте расположения ствола скважины, такие как наклон, азимут, глубина и т.д., это описание траектории ствола скважины.
Вступление
Гироскопический буровой инклинометр - это своего рода прибор для измерения траектории бурения, на который не влияют геомагнитные помехи и окружающий магнетизм. Он в основном используется для измерения траектории бурения в зоне магнитных разработок, обсадных колоннах, бурильных трубах и т.д. Конечно, он также может быть измерен в других отверстиях для сверления, на которые не влияют магнитные помехи.
По сравнению с гироскопом, используемым в авиации, гироскоп, используемый в лесозаготовках, обладает следующими характеристиками, обусловленными влиянием условий его эксплуатации. Прежде всего, к объему предъявляются строгие требования, особенно к небольшому диаметру, и инструмент должен адаптироваться к требованиям диаметра обсадной колонны скважины после формирования, и даже может быть извлечен из бурильной трубы при открытии светового люка; Во-вторых, он обладает высокой виброустойчивостью, что не повредит корпус гироскопа при открытии пробного отверстия или вводе его в забойное отверстие. Существуют также высокие требования к температуре, то есть прибор может нормально работать при температуре 125° C не менее 2 часов, а общая точность прибора соответствует требованиям к конструкции в диапазоне температур окружающей среды от -10 до 125°C.
С точки зрения конструкции и производственного процесса, гироскопы можно разделить на механические гироскопы, оптические гироскопы и полупроводниковые гироскопы. Механический гироскоп включает в себя рамочный гироскоп, гироскоп с динамической настройкой, встроенный гироскоп с плавающей скоростью жидкости и электростатический гироскоп. Оптические гироскопы - это в основном лазерные и волоконно-оптические гироскопы. Наиболее распространенным полупроводниковым гироскопом является кремниевый микрогироскоп.
Среди этих гироскопов производство электростатических гироскопов чрезвычайно сложно и дорого, используются только самые совершенные системы вооружения, а технология освоена лишь в нескольких странах мира, поэтому в ближайшее время она не будет применена в других областях. Кремниевый микрогироскоп обладает низкой точностью и большим температурным дрейфом, несмотря на то, что он обладает хорошей виброустойчивостью и идеальным объемом, некоторые люди обсуждают инструменты для формовки, но из-за собственного уровня технического развития в настоящее время он в основном используется для обнаружения контура обратной связи с динамическими камерами, и в течение значительного периода времени не будет идеальных продуктов для каротажа.
В настоящее время гироскоп, используемый для каротажа, охватывает практически все виды механических гироскопов, включая рамочный гироскоп, динамически настраиваемый диаптометрический гироскоп и интегральный гироскоп с плавающей скоростью жидкости.
Волоконно-оптический гироскопический инклинометр - это инклинометр, который использует волоконно-оптический гироскопический элемент для определения угла наклона скважины. Применение волоконно-оптического гироскопа в гироскопическом инклинометре: Обычно необходимо использовать гироскопический инклинометр для измерения значения азимута инклинометра в потолочном люке обсаженной скважины и при повторном испытании старой скважины. В зонах аномального магнитного поля и на участках скважин из-за большой погрешности измерения значения флюксгейма также необходим гироскопический инклинометр для измерения значения азимута. Кроме того, в некоторых специфических обстоятельствах, таких как высокая частота солнечных магнитных бурь или необходимость в дополнительном приборе для проверки ситуации, гироскопический инклинометр также играет свою уникальную роль.
Принцип работы
Волоконно-оптический гироскоп на самом деле является своего рода чувствительным элементом к угловой скорости, основанным на эффекте Саньяка. Эффект Саньяка заключается в том, что когда луч света проходит по круговому каналу, если сам круговой канал имеет скорость вращения (угловую скорость), свету требуется больше времени для прохождения в направлении вращения канала, чем для прохождения против направления вращения канала. Другими словами, в обоих прямых направлениях оптический путь двух лучей изменяется относительно оптического пути канала в состоянии покоя. Если два луча света, проходящие в разных направлениях, мешают измерению скорости вращения контура, может быть создан интерферометрический волоконно-оптический гироскоп. Если это изменение оптического пути контура использовать для реализации интерференции между светом, постоянно циркулирующим в контуре, то есть путем регулировки резонансной частоты оптоволоконного контура и последующего измерения скорости вращения контура, можно изготовить резонансный волоконный гироскоп. Волоконно-оптический гироскоп обладает высокой точностью и чувствительностью.
Основными оптическими устройствами волоконно-оптического гироскопа являются источник света, соединитель, поляризатор, волоконная катушка, детектор и т.д. Компоненты волоконно-оптического гироскопа в основном представляют собой полупроводниковые устройства, которые соединяются друг с другом разъемами и непосредственно привариваются к печатной плате. Использование волоконно-оптического гироскопа в нефтяных приборах позволяет преодолеть почти все недостатки механического гироскопа, например, низкая виброустойчивость, изменения магнитного поля, дрейфовые крутящие моменты, на работу в значительной степени влияет температура окружающей среды и т.д. Волоконно-оптический гироскоп (FOG) - это своего рода датчик азимута, подходящий для гироскопического инклинометра. Основными недостатками волоконно-оптического гироскопа являются высокая стоимость компонента и плохая устойчивость к высоким температурам. Для обеспечения точности используется все больше и больше витков волокна, что приводит к относительно большому объему. Решение заключается в установке высокоэффективного термоса, обеспечивающего максимальную рабочую температуру окружающей среды волоконно-оптического гироскопа ниже 80°, что в принципе может удовлетворить потребности в измерении глубины скважины в пределах 4000 метров.В соответствии с предельным диаметром скважины диаметр оптического волокна может быть эффективно уменьшен путем изменения способа намотки оптического волокна, что может соответствовать требованиям, предъявляемым к бурильной трубе.
Особенность
Более совершенные волоконно-оптические гироскопы достигли чувствительности 0,01 градуса в час. По сравнению с кремниевыми гироскопами с микрообработкой чувствительность к угловой скорости на несколько порядков выше. Используя его высокую чувствительность к диагональной скорости, мы можем использовать его для измерения вектора угловой скорости вращения Земли, а затем произвести расчет и обработку для определения угла наклона буровой скважины. Этот азимут представляет собой направление относительно Северного полюса Земли, известное как истинный северный азимут. Этот вид гироскопического инклинометра называется самонаводящимся северным гироскопическим инклинометром, который является наиболее широко используемым горизонтальным инклинометром (геофизическим прибором).
Вывод
Гироскопический инклинометр использует технологию инерциальной навигации для проведения измерений при бурении. Он использует характеристики инерциального навигационного устройства с высокой автономностью, высокой точностью навигации и надежностью. Он оснащен бесплатной системой определения направления на север, состоящей из волоконно-оптических датчиков гироскопа и акселерометра, которые измеряют скорость вращения Земли с помощью гироскопа и ускорение силы тяжести земли с помощью акселерометра. Затем по соответствующим формулам рассчитываются верхний угол, азимутальный угол и торцевой угол инструмента для сверления отверстия.