Назначение
Датчики инклинометрические систем забойных инклинометрических ЗТК (далее -инклинометры) предназначены для измерений зенитного и азимутального углов при бурении скважины, а также угла установки отклонителя (визирный угол) с передачей данных из скважины на поверхность с использованием электромагнитного беспроводного канала связи.
Описание
Принцип действия инклинометров основан на измерении в скважине пространственного положения в трех направлениях с помощью трех ортогонально установленных акселерометров значений проекций вектора силы тяжести на ось чувствительности акселерометра и измерении в трех направлениях с помощью трех магнитометров проекций вектора напряженности естественного магнитного поля Земли на ось чувствительности магнитометра. На основании этих измерений программно вычисляются азимутальный угол, зенитный угол и угол установки отклонителя.
Инклинометры выполнены в виде корпуса из немагнитного сплава со встроенными в него первичными чувствительными элементами (акселерометры и магнитометры), микропроцессором и схемой стабилизации напряжения питания. Инклинометры являются составной частью системы забойной инклинометрической ЗТК. Система забойная инклинометрическая ЗТК состоит из скважинного оборудования (рис. 1) и наземного оборудования (рис. 2). Инклинометр относится к сважинному оборудованию и состоит из первичных чувствительных элементов, предназначенных для непосредственного получения измерительной информации, микропроцессора, предназначенного для последующей обработки и передачи в цифровом виде регистрируемой информации в целях определения азимутального угла, зенитного угла скважины и угла положения корпуса инклинометра относительно магнитного меридиана и апсидальной плоскости скважины. Информация от инклинометра преобразуется в скважинном приборе (далее СП) в кодовую последовательность, которая модулирует по фазе напряжение несущей частоты. Этот сигнал управляет работой передающего устройства, также входящего в состав СП. Выход передающего устройства подключен к верху бурильной колонны и забойному двигателю (турбобуру), состоящему из долота и отклонителя, электрически разделенных друг от друга разделителем электрическим в сборе с переводником из диамагнитного материала и вставкой немагнитной. Сигнал распространяется по бурильной колонне и по окружающей породе.
Наземное оборудование представляет собой приемное устройство, предназначенное для приема сигнала от инклинометра, нормализации принимаемого сигнала, аналого-цифрового преобразования сигнала и передачи оцифрованного сигнала в компьютер. Для передачи полученной информации из забоя скважины используется беспроводной электромагнитный канал связи. Прием информации осуществляется через устройство согласования наземное (УСН), которое обеспечивает дополнительную частотную фильтрацию. УСН одним проводом соединяется с бурильной колонной, другим - с антенной, отнесенной на некоторое расстояние от скважины и расположенной вдоль азимута строящейся скважины. Место установки антенны на местности определяется оператором. Сигнал, поступающий на вход УСН, фильтруется, усиливается, оцифровывается и передается на интерфейс и далее поступает на персональный компьютер для дальнейшей программной обработки и визуализации информации.
Инклинометры производятся в пяти модификациях: М3, ЦДП-3, ДТ30М1, ДТ30М2,
ЭМ48. Инклинометры различаются метрологическими и техническими характеристиками.
Пломбирование инклинометров не предусмотрено. Нанесение знака поверки на инклинометры не предусмотрено. Заводской номер инклинометров наносится методом гравировки на боковую поверхность корпуса инклинометра и имеет цифровое обозначение.
а)
б)
в)
г)
д)
Рисунок 1 - Внешний вид датчиков инклинометрических систем забойных инклинометрических ЗТК а) внешний вид датчика М3, ДТ30М2; б) внешний вид датчика ДТ30М1; в) внешний вид датчика ЦДП-3; г) внешний вид датчика ЭМ48; д) место нанесения заводского номера
ПК с программным обеспечением
УСН
Рисунок 2 - Внешний вид наземного оборудования систем забойных инклинометрических ЗТК
Программное обеспечение
Встроенное программное обеспечение инклинометров разработано для решения конкретных измерительных задач и осуществляет измерительные функции и функции считывания данных.
Таблица 1 - Идентификационные данные программного обеспечения
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | DIMaC (в составе ПО Inclinity) |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.01.151 и выше |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
Данное программное обеспечение разработано с закрытым исходным кодом, без возможности его изменения. Внесение изменений в программное обеспечение инструментальных модулей производится только заводом изготовителем. Обновление версий установленного программного обеспечения производится напрямую с официального сервера завода изготовителя. Возможности установки модифицированных или каким-либо образом измененных версий отсутствует.
Уровень защиты программного обеспечения инклинометров «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Метрологические и технические характеристики инклинометров приведены в таблицах 2 и 3.
Таблица 2 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Модификация | ЦДП- 3, ДТ30М1 | ДТ30М2, М3, ЭМ48 |
| Диапазон измерений зенитных углов, ° | от 0 до 120 | от 0 до 120 |
| Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений зенитных углов, ° * | ±0,2 | ±0,1 |
| Диапазон измерений азимутальных углов, ° | от 0 до 360 | от 0 до 360 |
| Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений азимутальных углов, ° * - при значениях зенитного угла от 0°<а<3° - при значениях зенитного угла 3°<а<5° - при значениях зенитного угла 5°<а<10° - при значениях зенитного угла 10°<а<120° - при значениях зенитного угла 5°<а<120° | не нормируется ±4,0 - ±2,0 | не нормируется ±2,5 ±1,5 ±1,0 - |
| Диапазон измерений визирных углов, ° | от 0 до 360 | от 0 до 360 |
| Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений визирного угла, ° *, ** - при значениях зенитного угла 0°<а<3° - при значениях зенитного угла 3°< а<5° - при значениях зенитного угла 5°< а<120° | не нормируется ±4,0 ±2,0 | не нормируется ±2,0 ±1,5 |
| Пределы допускаемой дополнительной абсолютной погрешности измерений при изменении температуры от +5 оС до +15 оС и от +25 оС до +90 оС°: - зенитных углов - азимутальных углов - визирных углов | ±0,1 ±1,0 ±1,0 |
* - метрологические характеристики установлены при температуре окружающей среды от +15 до +25 оС.
** - при зенитном угле <5° - по магнитному полю, при зенитном угле >5° по гравитационному полю.
Таблица 3 - Технические характеристики
| Модификация Параметр | Значение |
| ЦДП-3 | ДТ30М1, ДТ30М2, М3 | ЭМ48 |
| Условия эксплуатации: -нормальная область значений температур, оС - рабочая область значений температур, оС | от +15 до +25 от +5 до +15, от +25 до +90 |
| Габаритные размеры, мм, не более: - наружный диаметр - длина Масса, кг, не более | 36 400 0,6 | 36 370 0,6 | 38 520 1,3 |
| Параметры электрического питания: - напряжение тока, В - ток потребления, мА | от 5 до 6 60 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации типографским способом.
Комплектность
Таблица 4 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Количество | Обозначение |
| Датчик инклинометрический систем забойных инклинометрических ЗТК | 1 шт. | ЦДП-3/ДТ30М1/ДТ30М2/ М3/ЭМ48 |
| «Системы забойные инклинометрические ЗТК. Руководство по эксплуатации» | 1 экз. | ТПМБ.ЗТК.000.00 РЭ |
| Паспорт | 1 экз. | ТПМБ.М3.000.00 ПС/ ТПМБ.ДТ30М2.000.00 ПС/ ТПМБ.ЦДП-3.000.00 ПС/ ТПМБ.ДТ30М1.000.00 ПС/ ТПМБ.ЭМ48.242.00 -05 ПС |
Сведения о методах измерений
изложены в части I «Описание и работа» документа ТПМБ.ЗТК.000.00 РЭ «Системы забойные инклинометрические ЗТК. Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
Государственная поверочная схема для средств измерений плоского угла, утвержденная приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2018 г. № 2482;
Технические условия ТУ 3668-001-51854896-2005 «Системы забойные инклинометрические ЗТК».
