Диссертация - Развитие теории, программно—аппаратные средства и алгоритмическая коррекция погрешностей иклинометрическин и термоманометрическик скважиннын систем
Содержание
ОГЛАВЛЕНИЕ «* стр.
Введение... 8
1. Обзор и анализ работ в области инклинометрии и термоманомет-рии скважин... 29
1.1. Назначение и область применения инклинометрических устройств и систем при бурении скважин... 29
1.2. Обзор разработок в области создания инклинометрической аппаратуры ... 31
1.3. Классификация инклинометрических устройств и систем... 51
* 1.4. Концептуальные вопросы обеспечения повышенной точности
инклинометрических систем... 60
1.5. Контроль технологических параметров разработки месторождений нефти и газа... 68
1.6. Задачи, решаемые с помощью ИИС для исследования скважин . 70
1.7. Особенности работы и требования, предъявляемые к преобразовательным элементам и измерительным схемам, находящимся в глубинном приборе ИИС... 73
1.8. Анализ методов и измерительных средств для исследования
« скважин... 77
1.8.1. Способы проведения измерений и контроля скважин-ных параметров... 77
1.8.2. Измерительные устройства для исследования скважин
с повышенной температурой и горячих скважин... 81
1.8.3. Методы преобразования сопротивления резистивного датчика и способы устранения влияния линии связи
на точность дистанционных измерений... 90
1.9. Выводы, постановка цели и задач исследований... 94
3
2. Математические модели инклинометров с неподвижными относительно корпуса первичными датчиками... 99
2.1. Требования к забойным приборам, налагаемые условия бурения .. 99
2.2. Определение параметров ориентации скважинных объектов при помощи векторных величин... 103
2.3. Системы координат, реагирующих на векторы любой физической природы... 105
2.4. Обобщенные математические модели инклинометра с тремя неподвижно закрепленными в скважинном снаряде первичными датчиками... 110
2.5. Учет в математической модели инклинометра неидентичности электрических параметров первичных датчиков... 115
2.6. Учет в математической модели инклинометров угловых перекосов первичных датчиков относительно системы координат, связанной с корпусом... 116
2.7. Разработка математической модели акселерометра инклиномет-рического устройства... 121
2.7.1. Принцип работы акселерометра... 122
2.7.2. Математические модели акселерометра... 123
2.7.3. Погрешности акселерометра от вибраций основания . . 127
2.8. Полученные результаты и выводы... 129
3. Алгоритмические методы коррекции погрешностей инклинометров . 131
3.1. Применение практического гармонического анализа для экспериментального определения параметров и перекосов первичных датчиков инклинометров... 131
3.2. Технология определения параметров датчиков инклинометров с использованием рядов Фурье при испытаниях на инклиномет-рическом столе... 135
4
3.3. Упрощенный метод определения электрических параметров и перекосов первичных датчиков... 143
3.3.1. Определение параметров и перекосов акселерометров. 143
3.3.2. Определение параметров и перекосов феррозондов ... 145
3.4. Результаты испытаний методики коррекции инструментальных погрешностей инклинометров... 148
3.5. Компенсация температурных погрешностей инклинометров ... 150
3.6. Математические модели первичных датчиков инклинометра с учетом температуры... 150
3.7. Подбор параметров линейной аппроксимации... 153
3.8. Подбор параметров специальной линейной аппроксимации ... 154
3.9. Аппроксимация выходных сигналов датчиков линейной зависимости при дополнительных данных... 156
3.10. Аппроксимация линейными функциями выходных сигналов датчиков, представленных в безразмерном виде... 158
3.11. Методика экспериментальных исследований инклинометриче-ских систем с учетом погрешностей первичных датчиков... 160
3.11.1. Методы линеаризации статических характеристик ... 161
3.11.2. Идентификация знаков сигналов с феррозондов и акселерометров ... 165
3.11.3. Масштабирование сигналов и их приведение к динамическому диапазону... 167
3.11.4. Определение малых угловых параметров отклонения осей чувствительности акселерометров от осей базиса корпуса ИнС... 171
3.12. Полученные результаты и выводы... 172
4. Разработка и исследование структур ИИС для измерения
температуры и давления одним датчиком... 174
4.1. Принцип многоканальности в ИИС... 174
5
4.2. Исследование математических моделей измерительных каналов ИИС... 178
4.3. Исследование структур дистанционных ИИС... 184
4.3.1. Разомкнутые структуры ИИС... 184
4.3.2. Замкнутые структуры ИИС... 208
4.4. Анализ погрешностей измерения давления и температуры в скважине... 215
4.4.1. Анализ погрешностей измерения давления и температуры в скважинах при наличии утечки между жилами кабеля... 216
4.4.2. Анализ погрешностей измерения давления и температуры, вызванные аналого-цифровым преобразованием и вычислительными операциями... 221
4.5. Полученные результаты и выводы... 223
5. Исследование первичных преобразователей давления и разработка
методов коррекции их температурных погрешностей... 225
5.1. Одновременное измерение комплекса параметров одним тензо-резистивным датчиком... 227
5.2. Исследование характеристик полупроводниковых тензопреоб-разователей датчиков давления на основе структур КНС... 233
5.2.1. Влияние термических напряжений в тензорезисторах на аддитивную составляющую температурной погрешности тензопреобразователей датчиков давления 233
5.2.2. Температурная зависимость чувствительности тензопреобразователей датчиков давления... 235
5.2.3. Экспериментальные исследования метрологических характеристик тензопреобразователей датчиков давления. 238
5.2.4. Исследование прогрессирующей погрешности датчиков давления... 244
6
5.3. Методы снижения температурных погрешностей датчиков давления ... 246
5.3.1. Методы термокоррекции аддитивной составляющей температурной погрешности... 247
5.3.2. Методы термокоррекции мультипликативной составляющей температурной погрешности... 247
5.3.3. Методы термокоррекции аддитивной и мультипликативной составляющий температурной погрешности . . 248
5.3.4. Алгоритмический метод взаимной коррекции показаний тензомостового датчика давления и температуры структуры КНС... 257
5.3.5. Измерительная схема автономных манометров — термометров регистрирующего типа ПГА-01 и РТП-4... 266
5.4. Полученные результаты и выводы... 268
6. Структурное построение, экспериментальные исследования и
практическая реализация ИТМ-систем... 270
6.1. Структурное построение инклинометрической и термоманометрической системы ИТМС-45... 270
6.2. Построение блока выделения полезного сигнала дифференциального феррозонда с выходом на второй гармонике.. 275
6.3. Назначение, эквивалентная и структурная схемы стационарного манотермометра СМТ-2... 284
6.4. Разработка автономных регистрирующих устройств для проведения исследований и контроля работы технологического оборудования газовых промыслов в условиях Крайнего Севера... 290
6.4.1. Регистратор технологических параметров РТП-3... 291
5.4.1.1. Принцип действия и особенности основных узлов РТП-ЗМ... 293
5.4.1.2. Функции, выполняемые РТП-ЗМ... 298
7
5.4.1.3. Режимы записи данных в БПС или передачи их
в ПК... 299
5.4.1.4. Конструкция РТП-ЗМ... 300
5.4.1.5. Структура данных в БПС... 303
6.4.2. Скважинный манотермометр СМТ-3... 304
6.4.2.1. Принцип действия и особенности основных узлов СМТ-3... 305
6.4.3. Регистратор технологических параметров РТП-4... 309
6.4.3.1. Принцип действия и особенности основных узлов РТП-4...•... 312
6.4.4. Автономный скважинный манометр-термометр ПГА-01 316 6.4.4.1. Принцип действия и особенности основных узлов ПГА-01... 320
6.4.5. Описание программного интерфейса приборов РТП-4 и ПГА-01... 322
6.5. Полученные результаты и выводы... 325
Заключение... 327
Литература... 332
Приложение... 373
Акты о внедрении и об использовании результатов диссертационной работы... 374
