Konvenční gyroskop
Konvenční gyro neboli volné gyro existuje od 30. let 20. století. Získává azimut vrtu z rotujícího gyra. Určuje pouze směr vrtu a neurčuje sklon. Úhel sklonu se obvykle získává pomocí akcelerometrů. Filmové -jedno{6}}záběrové gyroskopy využívají kyvadlo zavěšené nad kompasovou kartou (připojenou k vnější ose závěsu), aby získalo sklon. Konvenční gyro má rotující hmotu obvykle otáčí 20 000 až 40 000 otáčkami za minutu (některé se točí ještě rychleji). Gyro zůstane nehybné, pokud na něj nepůsobí žádné vnější síly a hmota je podepřena v přesném těžišti. Bohužel není možné udržet hmotu v jejím přesném těžišti a na gyro působí vnější síly. Proto bude gyro driftovat s časem.
Teoreticky, pokud se gyro začne točit a je namířeno určitým směrem, nemělo by v průběhu času podstatně změnit směr. Proto je spuštěn v díře, a přestože se pouzdro otáčí, gyro se může volně pohybovat a zůstává ukazovat stejným směrem. Protože směr, kterým gyro míří, je znám, směr vrtu může být určen rozdílem mezi orientací gyra a orientací pouzdra obsahujícího gyro. Orientace osy rotace musí být známa před spuštěním gyra v otvoru. Tomu se říká odkazování na gyroskop. Pokud není gyroskop správně odkazován, celý průzkum je vypnutý, takže nástroj musí být před spuštěním do otvoru pro ropné a plynové vrty správně odkazován.
Další nevýhodou konvenčního gyra je, že se bude driftovat s časem, což způsobí chyby v měřeném azimutu. Gyro se bude driftovat kvůli otřesům systému, opotřebení ložisek a rotaci Země. Gyro může také driftovat kvůli nedokonalostem gyra. Vady se mohou vyvinout během výroby nebo obrábění gyra, protože přesný střed hmoty není ve středu osy otáčení. Posun je menší na zemském rovníku a vyšší ve vyšších zeměpisných šířkách poblíž pólů. Obecně se konvenční gyroskopy nepoužívají v zeměpisných šířkách nebo sklonech nad 70 stupňů. Typická rychlost driftu pro tradiční gyro je 0,5 stupně za minutu. Zdánlivý posun způsobený rotací Země je korigován působením speciální síly na vnitřní kardanový prstenec. Aplikovaná síla závisí na zeměpisné šířce, kde bude gyro použit.
Z těchto důvodů budou všechny konvenční gyroskopy driftovat o určité množství. Posun je monitorován vždy, když je spuštěn tradiční gyroskop, a průzkum je přizpůsoben tomuto posunu. Pokud reference nebo posun nejsou adekvátně kompenzovány, získaná data z průzkumu budou nesprávná.
Míra integrace nebo severní{0}}gyroskopy
Aby se předešlo nedostatkům konvenčního gyra, bylo vyvinuto gyro s mírou nebo severní{0}}vyhledáváním. Rychlostní gyroskop a gyroskop hledající sever- jsou v podstatě stejné věci. Je to gyro s pouze jedním stupněm volnosti. K určení skutečného severu se používá rychlost integrující gyroskop. Gyro rozkládá vektor rotace Země na horizontální a vertikální složky. Horizontální složka vždy ukazuje na skutečný sever. Odpadá nutnost odkazovat na gyro, což zvyšuje přesnost. Zeměpisná šířka vrtu musí být známa, protože vektor rotace Země se bude lišit podle zeměpisné šířky.
Během nastavení rychlostní gyroskop automaticky měří rotaci Země, aby eliminoval drift způsobený rotací Země. Tato konstrukční vlastnost snižuje pravděpodobnost vzniku chyb ve srovnání s konvenčním gyroskopem. Na rozdíl od tradičního gyroskopu rychlostní gyro nevyžaduje zacílení referenčního bodu, čímž se eliminuje jeden potenciální zdroj chyb. Síly působící na gyroskop jsou jím měřeny, zatímco gravitační síla je měřena akcelerometry. Kombinované údaje z akcelerometrů a gyra umožňují výpočet sklonu a azimutu vrtu.
Rychlostní gyroskop bude měřit úhlovou rychlost prostřednictvím úhlového posunutí. Rychlostní integrační gyroskop počítá integrál úhlové rychlosti (úhlové posunutí) prostřednictvím výstupního úhlového posunutí.
Novější verze gyroskopu lze zkoumat za pohybu, ale existují omezení. K získání průzkumu nemusí zůstat stát. Celkový čas průzkumu lze zkrátit, takže nástroj bude nákladově-efektivnější.
Prstencový laserový gyroskop
Prstencový laserový gyroskop (RLG) používá k určení směru studny jiný typ gyroskopu. Senzor se skládá ze tří-prstencových laserových gyroskopů a tří inerciálních-akcelerometrů namontovaných pro měření os X, Y a Z. Je přesnější než gyroskop pro rychlost nebo sever{4}}. Průzkumový nástroj nemusí být zastaven, aby bylo možné provést průzkum, takže průzkumy jsou rychlejší. Vnější průměr prstencového laserového gyra je však 5 1/4 palce, což znamená, že toto gyro může běžet pouze v 7″ a větším pouzdře (podívejte se na naši příručku návrhu pláště). Nelze jej protáhnout vrtací kolonou, zatímco gyroskopický gyr{11}}na severu lze protáhnout vrtací kolonou nebo strunami o menším průměru.
Komponenty
Ve své nejjednodušší podobě se prstencový laserový gyroskop skládá z trojúhelníkového bloku skla vyvrtaného pro tři otvory pro helium-neonový laser se zrcadly v bodech 120-stupňů – v rozích3. Proti{4}}rotující laserové paprsky – jeden ve směru hodinových ručiček a druhý proti směru hodinových ručiček koexistují v tomto rezonátoru. V určitém okamžiku fotosenzor monitoruje paprsky v místě, kde se protínají. Budou se vzájemně konstruktivně nebo destruktivně rušit v závislosti na přesné fázi každého paprsku.
Pokud je RLG stacionární (nerotující) vzhledem ke své středové ose, relativní fáze obou paprsků je konstantní a výstup detektoru je konzistentní. Pokud se RLG otáčí kolem své středové osy, paprsky ve směru hodinových ručiček a proti{1}}po směru hodinových ručiček budou mít opačné dopplerovské posuny; jeden zvýší frekvenci a druhý sníží frekvenci. Detektor bude snímat rozdílovou frekvenci, ze které lze určit přesnou úhlovou polohu a rychlost. Toto je známé jako Sagnacův efekt.
Měří se integrál úhlové rychlosti nebo úhlu natočeného od začátku počítání. Úhlová rychlost bude derivací tepové frekvence. Pro odvození směru otáčení lze použít duální (kvadraturní) detektor.
Inerciální gyroskop
Nejpřesnějším průzkumným nástrojem na poli ropy a zemního plynu je inerciální gyroskop, často nazývaný nástroj Ferranti. Je to celý navigační systém upravený z letecké techniky. Vzhledem k nejvyšší přesnosti tohoto gyroskopu je s ním většina průzkumných nástrojů porovnávána, aby se zjistila jejich přesnost. Zařízení využívá tři rychlostní gyroskopy a tři akcelerometry namontované na stabilizované platformě.
Systém měří změnu směru plošiny (plošinových plošin) a vzdálenost, o kterou se pohybuje. Měří nejen sklon a směr studny, ale také určuje hloubku. Nevyužívá hloubku drátové linky. Má však ještě větší rozměr 10⅝ palce vnější průměr. V důsledku toho jej lze provozovat pouze ve velikostech pouzdra 13 3/8″ a větších.
China Vigor jako špičkový-světový výrobce gyroskopických měřicích přístrojů chápe jejich zásadní roli při operacích s vrtáním. Od roku 2015 soustavně investujeme do výzkumu a vývoje a vylepšování našich gyroskopických inklinometrických systémů. Do roku 2025 budou nástroje Vigor nasazeny na ropných polích ve Střední Asii, Evropě a Africe a poskytují vysoce{5}}přesná data, která našim klientům výrazně zkracují-neproduktivní čas.
Náš technický tým opakovaně prováděl-služby protokolování stránek a získal široké uznání od zákazníků.
Jsme také hrdí na to, že můžeme oznámit, že China Vigor úspěšně dokončila polní zkoušky proLogování při vrtání (LWD), gyroskop při vrtání (GWD)a systémy měření při vrtání (MWD) a nyní tato pokročilá řešení aktivně zavádějí na trh.
Chcete-li se dozvědět více o tom, jak našeGyro sklonoměr řady ProGuide™a další pokročilé technologie vrtání mohou zvýšit vaši provozní efektivitu a přesnost dat, neváhejte kontaktovat náš specializovaný technický tým. Jsme vždy připraveni poskytnout vám nejprofesionálnější poradenství a servis.
