Спосіб визначення та компенсації магнітної девіації інклінометра

Спосіб визначення та компенсації магнітної девіації інклінометра, що включає розрахунок девіаційної похибки шляхом обробки вихідних сигналів магнітометричних первинних перетворювачів інклінометра з подальшим описом цієї похибки 3 67247 (через 45°) та шляхом інтерполяції отримують похибку на додаткових проміжних 16 точках. Далі апроксимують магнітну девіацію по всіх 24 точках неперервною залежністю гармонійним рядом Фур'є 3-го порядку. Коефіцієнти апроксимації визначають методом найменших квадратів, але для їх обчислення беруться тільки 7 перших членів розкладання ряду. Потім проводять компенсацію девіації з урахуванням похибки, яка розкладена в ряд Фур'є до третьої гармоніки. Недоліками даного способу є те, що він застосовується лише для великогабаритних об'єктів, зокрема літаків і суден. Крім того, магнітну девіацію отримують на курсах з рівним кроком через 15°, але при бурінні, розгорнути колону бурових труб на точні та рівні кроки неможливо. Задача корисної моделі - підвищення точності вимірювань в процесі буріння на місці проведення бурових робіт. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення та компенсації магнітної девіації інклінометра, що включає розрахунок девіаційної похибки шляхом обробки вихідних сигналів магнітометричних первинних перетворювачів інклінометра з подальшим описанням цієї похибки тригонометричним багаточленом Фур'є 3-го порядку та обчисленням його коефіцієнтів, згідно з корисною моделлю, для описання девіаційної похибки використовують ряд Фур'є третього порядку з нерівним кроком, його коефіцієнти обчислюють методом трапецій, а компенсують девіацію за формулою:     (()). , де  - кут азимута визначений шляхом обробки вихідних сигналів магнітометричних первинних перетворювачів інклінометра () - магнітна похибка представлена рядом Фур'є третього порядку з нерівним кроком, з ура   f ( )  an  bn  хуванням визначених коефіцієнтів методом трапецій. Суть запропонованого способу визначення та компенсації магнітної девіації інклінометра полягає в наступному. Інклінометр, до складу якого входять по три жорстко закріплених акселерометри та магніточутливих первинних перетворювачі, спускають у гирло свердловини та прокручують навколо його прокольної осі у діапазоні від 0° до 360°. При цьому проводять реєстрацію вихідних сигналів магніточутливих первинних перетворювачів та акселерометрів, на основі яких обчислюють кут азимута. Для магніточутливих первинних перетворювачів азимут інклінометра магнітної девіації різниця  між істинним магнітним азимутом  та азимутом  , вирахуваним з показань первинних перетворювачів в умовах впливу магнітних перешкод:     . (1) Далі магнітну девіацію описують безперервною періодичної функцією, у вигляді тригонометричного багаточлена Фур'є магнітного азимута з періодом 2 (360°), яку виражають формулою [4]: a0 k  (an cos n  bn sin n ) 2 .(2) З показань первинних перетворювачів інклінометра азимута i при вимірюванні відповідає пев  f ( )  не значення девіації i , далі при зміні азимута на 360° девіація знову приймає початкове значення. Пропонується магнітна девіація, математично описану тригонометричним багаточленом Фур'є (2), представити у вигляді ряда Фур'є третього порядку (3), коефіцієнти (аn, bn), якого обчислюють у вигляді інтегралів (4) [3]: a0  a1 cos   b1 sin   a 2 cos 2  b 2 sin 2  a 3 cos 3  b 3 sin 3 ,(3) 2 1 2  f () cosnd, n  0,1,2,...,  0 1 2  f () sin nd, n  1,2,...  0 ралів у разі неоднакових частин інтервалу математичні вирази, використовуючи метод трапецій: (4) . У процесі буріння, розгортаючи всю колону бурових труб, яка складається з декількох труб, кут азимута заданий на поверхні не відповідає куту у гирлі свердловині. Тому точно розбити інтервал 0-2 на рівні частини, практично неможливо. Далі пропонується для наближеного обчислення інтег ( )  4 an  1 N1 [i 1 cosni 1  i cosni ](i 1  i ), n  0,1,2,3,... 2 i  0 bn  1 N1 [i 1 sin ni 1  i sin ni ](i 1  i ), n  0,1,2,3,... 2 i  0 (5) Далі підставляють у рівняння девіації (3), яке представлене у вигляді тригонометричного ряду Фур'є третього порядку з нерівним кроком, визначені коефіцієнти (аn, bn) та розраховують магнітну похибку за формулою: a0  a1 cos    b1 sin    a 2 cos 2   b 2 sin 2   a 3 cos 3   b 3 sin 3 . (6) 2 Визначену магнітну девіацію (6) компенсують у показаннях інклінометра за формулою: 5     (()). (7) Завдяки способу визначення та компенсації магнітної девіації інклінометра, заснованому на описі магнітної девіації тригонометричним багаточленом Фур'є з нерівним кроком, коефіцієнти якого представляють у вигляді інтегралів та обчислюють методом трапецій, можливо в десятки разів підвищити точність вимірювань в процесі проведення бурових робіт і розширити діапазон застосування даних приладів в умовах магнітних аномалій. Джерела інформації: 1. Пат. 2186966 Российская федерация Е 21 В 47/02,G01 С 9/00. Способ определения и компенсации магнитной девиации инклинометра / Сидоров А.А.; Харбаш В.Я.; Шурыгин СВ.; заявитель и Комп’ютерна верстка І. Скворцова 67247 6 патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью предприятие "АРКОН". - № 2000122591/03; заявл. 28.08.2000; опубл. 10.08.2002, Бюл. № 2. Школин Д.А. Расчет и компенсация магнитной девиации / Школин Д.А., Харбаш В.Я. // Успехи современного естествознания.-2005. - №3. - С. 6263. 3. Толстов Г.П. Ряды Фурье. Уч. - изд. л.- М.: Государственное издательство физикоматематической литературы, 1960.-390 с. 4. Браславский Д.А. Авиационные приборы / Д.А. Браславский, С.С. Логунов, Д.С. Пельпор – М.: Машиностроение.-1964.-740 с. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601