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    乐虎国际测斜仪原理和应用分析

    概述

           国际钻孔测斜仪是一种不受地磁干扰和周围境磁性影响的钻孔轨迹官方网址仪器,主要用于磁性矿区钻孔、套管、钻杆等进行钻孔轨迹官方网址,当然也可在其他不受磁干扰的钻孔中进行轨迹官方网址。 下载用国际仪较之航空器用国际仪,受其使用环境的影响具有以下特点。 首先,是体积要求严格,尤其直径要小,要求形成仪器后适应套管井井径要求,甚至能在开天窗时从钻杆投入;其次,是较强的抗振性,测钻开天窗或投入井底时,不会损坏国际本体;还有宽温要求,即仪器 能在125°环境中正常工作至少2小时且在环境温度-10-125°范围内仪器总体电子游戏满足设计要求。 从结构和制造工艺上国际仪可以分为机械国际、光学国际、半导体国际。其中机械国际又有框架国际、动力调谐国际、液浮速率积分国际、静电国际。光学国际主要有激光和乐虎国际2种。半导体国际中最常见的是硅微国际。 这些国际中,静电国际制造难度极大,造价昂贵,只有最尖端武器系统才有采用,技术仅掌握在世界上少数一两个国家中,故短期内不会应用于其它领域。硅微国际电子游戏低、温漂大,虽然有良好的抗振性和理想的体积,也有人在做形成仪器的探讨,但受其本身技术发展水平的限制,现在多应用于动态摄像等反馈回路检测,相当一段时期内,不会有理想的下载产品出现。 目前所见到的下载用国际几乎涵盖了机械式国际仪的所有品种,包括框架国际、动力调谐陀螵、液浮速率积分国际等。



    框架国际

           框架国际是国际仪中最早发展、最成熟的经典一种,它制造容易,价格低廉,有较好的抗振性能。框架国际理论在美国、俄罗斯等国家十分成熟,国外一些品牌的国际测斜仪如“哈瑞斯”等品牌采用的即是框架国际。 其结构见图1。




    图 1. 框架国际结构图

           动力调谐国际 动力调谐国际的转子支撑元件采用挠性支撑来代替框架国际中的滚珠支撑,国际本体由转子、挠性接头、乐虎、力矩器、驱动电路构成。结构如图2所示。其中挠性接头由上、中、下3个环构成,是决定其工作品质的关键部件。与框架国际相比,由于改进了转子部分的结构,采用刚性及灵敏度好的挠性接头做支承,减小了干扰力矩,故该种国际体积小,启动时间短,电子游戏较框架国际有很大改善。但动力调谐国际造价昂贵、制造复杂是其缺点,尤其是挠性接头十分脆弱,在振动过程中极易断裂,导致国际损毁;若加大挠性接头刚度,则电子游戏将大大下降。这是限制其在石油仪器上推广应用的致命弱点。在国内有采用动力调谐国际开发国际测斜仪的厂,从目前应用情况看,效果都不甚理想,主要原因即是国际易损问题没有得到解决。动力调谐国际的转子支撑元件采用挠性支撑来代替框架国际中的滚珠支撑,国际本体由转子、挠性接头、乐虎、力矩器、驱动电路构成。结构如图2所示。其中挠性接头由上、中、下3个环构成,是决定其工作品质的关键部件。与框架国际相比,由于改进了转子部分的结构,采用刚性及灵敏度好的挠性接头做支承,减小了干扰力矩,故该种国际体积小,启动时间短,电子游戏较框架国际有很大改善。但动力调谐国际造价昂贵、制造复杂是其缺点,尤其是挠性接头十分脆弱,在振动过程中极易断裂,导致国际损毁;若加大挠性接头刚度,则电子游戏将大大下降。这是限制其在石油仪器上推广应用的致命弱点。在国内有采用动力调谐国际开发国际测斜仪的厂,从目前应用情况看,效果都不甚理想,主要原因即是国际易损问题没有得到解决。



    图 2. 动力调谐国际结构

           液浮速率积分国际的转子与壳体之间充以髙密度,高粘度的悬浮液,并在适当工作温度下使转子处于悬浮状态,转子与壳体之间以弹性游丝相连接。其优点是抗振性较好,体积小,但受其悬浮液的限制,工作准备时间长、温漂大,一般应工作在恒温状态。尽管液浮国际具有相对优良的抗振性能指标,但严格说来,该类国际并不适宜应用于国际测斜仪上。因为有悬浮液的存在,则因工作环境温差过大,会使悬浮液的密度和粘度发生很大变化,甚至会丧失阻尼作用,直接导致国际电子游戏发生不可预见性的大幅变化,甚至失效。如果加装精确温控电路,则会增大仪器体积,而且也不适用于井下高温、高压环境。 以上所述3种机械式国际仪应用于石油仪器,在综合考虑电子游戏、抗振、环境温度三大选型指标要求时受其原理限制,各自都具有很大缺陷。光学国际仪可应用于国际测斜。光学国际常见的有乐虎国际和激光国际。 但激光国际仪因体积过于庞大,现阶段不予考虑。以下着重介绍乐虎国际仪在测斜仪中的应用。 乐虎国际仪 现代乐虎国际仪是根据sagnac理论发展起来的。sagnac理论的要点是:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来官方网址环路的转动速度,这样就可以制造出干涉式乐虎国际仪。 乐虎国际仪的基本光学器件有光源、耦合器、起偏器,乐虎线圈、检测器等。乐虎国际组件多为半导体器件,相互之间靠接插连接,并直接焊接在印刷电路板上。乐虎国际使用在石油仪器上克服了机械式国际的几乎所有缺点,诸如抗振性差、磁场变化、漂移力矩因素多、工作受环境温度影响大等。乐虎国际是十分适用于国际测斜仪的方位乐虎。 乐虎国际的重要本体缺陷是组成器件造价昂贵,抗 高温能力较差。且为了保证电子游戏,采用越来越多的乐虎 匝数,因而导致体积相对较大。解决的方法是通过外加装高效保温瓶,使乐虎国际仪最高工作环境温度保证在80°以下,这样可以基本满足4000米以内井深的官方网址需求。对应于油井井径限制,通过改变乐虎缠绕方式, 可以使其直径得到有效缩小,满足放置在钻杆中的要求。 由无锡客户端科技有限公司和北京大学合作研制的AgileLight-IM系列乐虎国际是专门为油井测斜所定制的乐虎国际,该国际外径只有32mm, 量程±4°,零偏0.5°/hr(热平衡下0.2°/hr), 比例因子0.000125, 带宽10Hz。抗冲击100g,使用温度范围-40°~+75°,寿命55000小时,在运输和使用过程中对环境没有特殊要求,非常适宜在测斜仪中使用。



    国际测斜仪组成和原理

           测斜仪主要包括地面部分和井下部分,如图3所示,地面部分和井下部分通过下载电缆相连。




    图 3. 测斜仪结构图

    地面部分 地面部分主要包括信号接收和解码电路、深度显示、地面电源和计算机。

    ◆ 信号接收和解码电路的作用是接收从井下发送到地面的信号,解码后再转发到地面计算机进行处理。

    ◆ 深度显示部分是接收绞车控制系统的光电脉冲信号,将其转变成深度值并显示。

    ◆ 地面电源的功能是将交流电源转变成直流电源,供井下乐虎和电路部分使用,与信号接收和解码电路以及深度显示等组装在一起,成为地面控制箱。

    ◆ 地面计算机的功能是根据井下发送到地面的国际和加速度计信号值,计算出仪器所在钻孔位置的空间方位,即顶角、方位角和工具面角,同时通过其发出控制指令对井下仪器进行不同的操作。





    结论 :

           国际测斜仪是利用下载导航技术来进行钻孔官方网址,它利用了下载导航装置自主性强、导航电子游戏高、可靠性好的特点,采用乐虎国际和加速度计乐虎组成的捷联式寻北系统,通过国际官方网址出地球自转角速率的分量、通过加速度计官方网址地球重力加速度分量,再通过相关公式计算出钻孔顶角、方位角和工具面角。国际测斜仪具有以下特点:

    ◆ 漂移小、电子游戏高、各测点之间的数据没有关联,消除了以往国际测斜仪的累计误差,有效地提高 了钻孔轨迹官方网址结果的准确性。

    ◆ 工作过程自动寻北,不需要地面初始定向,官方网址前后均无需校北,消除了人为误差。

    ◆ 不受官网和周围环境影响,抗磁性干扰,可在钻杆、磁性套管及磁性矿区使用。 乐虎国际测斜仪克服了以往国际测斜仪的所有不足,无锡客户端生产的AgileLight-IM系列国际仪专门为测斜仪定制,性价比高,使用方便,质量可靠,经多家使用单位测试,性能完全满足要求,是广大测斜仪厂家的理想选择。


    乐虎国际在国际测斜仪中的应用

           在套管井开天窗、老井复测中,通常需要利用国际测斜仪对井斜方位值进行官方网址,在磁场异常地区和井段,由于磁通门官方网址值的误差较大,也需要利用国际测斜仪进行方位官方网址。此外,在某些特定环境下,例如太阳磁暴高发期,或需要第3种仪器进行验证的场合,国际测斜仪也有其独到的作用。


           国际测斜仪的方位官方网址乐虎就是国际仪,应用在油井官方网址中的国际仪是从航空器中的国际仪移植发展而来的。目前的国际测斜仪生产厂大都本身就是空间导航设备的专业生产厂。国际仪不仅结构精密,工艺要求高,测试复杂,更重要的是要对国际仪输出信号建立矩阵方程进行专业性很强的复杂解算,同时要对其干扰力距、温度漂移、冲击振动产生的漂移进行电子游戏,对其原理误差进行多级修正等,这也是一般非专业厂在短时期内几乎不可能做到的。

            无锡客户端信息科技有限公司和北京大学合作研制的IM100乐虎国际是专门为油井测斜所定制的乐虎国际,该国际外径只有32mm,量程±30°,零偏0.02°/hr,可完全自主寻北。寿命55000小时,在运输和使用过程中对环境没有特殊要求,性价比高,使用方便,质量可靠,经多家使用单位测试,性能完全满足要求,是广大测斜仪厂家的理想选择。


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