On the question of construction of the mathematical model of components the orientation system based on the cardanic suspension

Authors

  • E. A. Ponomaryova Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600, Ukraine
  • C. M. Ponomaryov Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600, Ukraine
  • I. V. Ryzhkov Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600, Ukraine

Keywords:

inclinometer, ferroprobe, rezolver, mathematical model, an error

Abstract

Purpose. An important component of the system of spatial orientation of the drilling tool is the inclinometer, which senses the change in the measured parameter. The designs of the inclinometer sensors designed to measure the azimuth a, the zenith angle q and the angle of installation of the deflector φ of the directional, horizontal, vertical wells are very diverse. The aim of this work is to construct a mathematical model of an inclinometer sensor based on cardanic suspension, as a component of the system of spatial orientation, taking into account instrumental errors. Methodology. Improving the technical characteristics of inclinometers (increasing their accuracy, controlling the movement of the projectile through the well and during drilling, reducing the diameter of the projectile, expanding the operating temperature range) is possible on the basis of the use of ferroprobs in them as sensitive elements of the Earth's magnetic field. A widespread kinematic scheme of the azimuth sensors of the inclinometer with linear ferro-probes is a circuit based on cardanic suspension. The problem of constructing a mathematical model of an inclinometer sensor based on cardanic suspension is solved, as a component of the system of spatial orientation, taking into account instrumental errors. Findings. It is established that the error in measuring azimuth when using an inclinometer sensor based on cardanic suspension does not exceed  if the instrumental errors do not exceed the limits:  It is proved that the magnetic inclination has a significant influence on the accuracy of the azimuth measurement. A mathematical model of an inclinometer with a cardanic suspension is developed as a component of the orientation system in which new formulas are used to find the functional dependencies between the angles of inclination relative to the vertical and the rotation relative to the magnetic meridian in the range of orientation angles. Originality. A method for determining the angles of the orientation of the drilling tool has been developed, in which new formulas for calculating the error from the non-identity of the technical characteristics of primary converters have been used, which has made it possible to increase the accuracy of measurements by means of its preliminary determination and compensation. Practical value. The carried out theoretical researches allow to develop a technique for determining the errors of primary converters, which leads to improved metrological characteristics of inclinometer instruments and to an increase in the accuracy of measurements of the angles of spatial orientation.

Author Biographies

E. A. Ponomaryova, Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600

Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor

C. M. Ponomaryov, Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600

Assistant Professor

I. V. Ryzhkov, Department of Informatively-measuring technologies and systems, State Higher Education Establishment “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, 24-A, Chernishevskogo str., Dnipro 49600

Cand. Sc. (Tech.), Associate Professor

References

Akselrod S.M. Sovremennyye problemy opredeleniya polozheniya skvazhin (po materialam amerikanskikh publikatsiy) [Modern problems of position-finding of mining holes (on materials of the American publications)]. Karotazhnik [Logginger].2007, Vol. 1, no 154, pp. 104 – 147. (in Russian).

Zaboynyye inklinometricheskiye sistemy i ikh sravnitelnyye kharakteristiki [Downhole inclinometric systems and their comparative characteristics]. Available at: http://www.petrogloss.narod.ru. (in Russian).

Kovshov G.N., Alimbekov R.I. end Zhiber A.V. Inklinometry (Osnovy teorii i proektirovaniya) [Inclinometers. (Bases of theory and planning)]. Ufa: Gilem Publ., 1998, 380 p.(in Russian).

Kovshov G.N. end Kolovertnov G.Yu. Pribory kontrolia prostranstvennoy orientatsii skvazhin pri burenii [Devices of control of spatial orientation of mining holes at the boring drilling].Ufa: UGNTU Publ., 2001, 228 p. (in Russian).

OOO NPP INGEO. Tekhnicheskoye sostoyaniye skvazhin (katalog). Tsifrovoy inklinometricheskiy pribor TSIP-42N [LLC SPE SNGEO. Technical condition of wells: [catalog]. Digital inclinometric device TSIP-42N], 2005, 220 p. (in Russian).

Ponomareva E.A. аnd Ryzhkov I.V. Matematicheskaya model inklinometra s kardannymi ramkami na osnove magnitochuvstvitelnykh preobrazovateley [Mathematical model of the inclinometer with cardan frames based on magnetosensitive sensors ].Visnyk Prydniprovskoi dergavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk: PDABA, 2010, no. 10, pp. 6 – 11. (in Ukrainian).

Ponomareva E.A. аnd Ryzhkov I.V. Metody povysheniya termostoykosti inklinometricheskikh preobrazovateley [Methods of increasing the thermal stability of inclinometric sensors]. Visnyk Prydniprovskoi dergavnoi akademii budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnipropetrovsk: PDABA, 2009, no. 10, pp. 4 – 9. (in Ukrainian).

Telesistemy i karotazhi MWD, LWD, PDD [Telesystems and logging MWD, LWD, PDD]. Kompaniya Geolink [Company Geolink]. Available at: http:// www.geolink.nm.ru. (in Russian).

GIS MARKET SUPPORT ASSOCIATION. Katalog produktsii Shveytsarskoy firmy Leica Geosistems [Product catalog of the Swiss company Leica Geosistems]. Available at: http//www.gisa.ru/484663.html.

Downloads

Published

2017-10-24

Issue

No. 101 (2017)

Section

Computer systems and information technologies in education, science and management

License

Редакція  Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.

При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а  автор отримує перше попередження.

Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).