Зенитный угол скважины это

Внедорожное ориентирование: поиск объекта по азимуту и расстоянию в SAS Планета

SAS Планета – картографическая и навигационная программа, в режиме онлайн доступны спутниковые снимки и карты от Google, Яндекса, Bing и ряда других провайдеров. Работает на ПК и мобильных устройствах на Windows. Очень много функций, но сегодня мы рассмотрим лишь те, которые пригодятся в построении азимутов.

SAS Планета: построение азимута линейкой

Начальная точка. Каким-то образом мы нашли нужный объект на карте, по координатам или проехавшись по виртуальной легенде. Ставим точку в этом месте.

Начальная точка — некий недострой, точные координаты которого нам удалось вычислить.

Начальная точка — некий недострой, точные координаты которого нам удалось вычислить.

От этого объекта нам нужно найти точку по заданному азимуту и расстоянию.

Способ первый – инструмент «Линейка» — начальная точка на недострое, конечная точка в любом другом (или нужном для другого задания) месте. Кроме расстояния сразу отобразится азимут от первой до второй точки.

Построение азимута линейкой.

Построение азимута линейкой.

Чтобы начальная точка попала точно по координатам объекта, достаточно навести мышку на значок точки до появления ее названия. Тогда при постановке точки она окажется точно в основании иконки.

Проекция точки в SAS Планета

Для построения азимутов в SASPlanet есть и специальный инструмент «Проекция точки». Выбираем нужный пункт в меню:

В открывшимся окне вводим нужные данные – расстояние и азимут, а также начальную точку.

Жмем кнопку «Спроецировать», задаем имя метки и все — нужная точка стоит на карте.

Построение азимутов в SAS Планета: геометрический способ («Циркуль»)

Есть и третий способ вычисления азимутов в SASPlanet — геометрический. Для этого нам пригодится еще один инструмент «Циркуль».

Инструмент «Циркуль» открывается в панели инструментов под главным меню программы.

Инструмент «Циркуль» открывается в панели инструментов под главным меню программы.

Первую точку ставим непосредственно на наш недострой, вторую — в любом месте рядом. В открывшемся окне просто вводим нужное значение.

На этом примере мы построили вокруг недостроя окружность диаметром 71 метр.

На этом примере мы построили вокруг недостроя окружность диаметром 71 метр.

Осталось определиться с азимутом.

Астрономия и геодезия

астрономия

Определение астрономии: азимут угол между меридиональной плоскостью и вертикальной плоскостью на звезды . Азимут рассчитывался в традиционном смысле, начиная с юга на запад ( южный азимут ) , так что звезда на юге имеет азимут 0 °, а звезда на западе имеет азимут 90 ° или с севера на восток ( северный азимут) . Это оригинальный астрономический метод счета, который основан на следующем соображении: если точка экватора с прямым восхождением α находится на меридиане, это α часов звездного времени — это следует из простого преобразования горизонта в экваториальная система .

Северный азимут является обычным явлением в геодезии и навигации, потому что северный полюс можно легко определить с помощью Полярной звезды и потому, что азимут соответствует истинному пеленгу. Эта система также получает признание в астрономии и широко распространена сегодня. Тогда это обычно для четырех основных точек ( сторон света ) : N = 0 ° (0); O = 90 ° ( π ⁄ ₂ ); S = 180 ° (π), W = 270 ° ( 3π ⁄ ₂ ). Таким образом, он считается, если смотреть от зенита к надиру , по часовой стрелке , против вращения Земли в математически отрицательном смысле, то есть в направлении видимого вращения небесной сферы вокруг наблюдателя, как он ее видит.

Аналогичные измерения производятся в южном полушарии с юго-востока, что соответствует — «зеркально перевернутому» — курсу солнца и звезд с востока на север на запад. Однако существуют также системы, каждая из которых имеет противоположное направление вращения. Следовательно, при указании азимутов всегда необходимо соблюдать точное определение базовой системы координат.

Морской треугольник , также известный как астрономический треугольник , используется для вычисления азимута звезды в заданный момент времени и в заданном месте наблюдения . Азимут звезды действителен только для определенного времени и определенного места на поверхности Земли.

И последнее, но не менее важное: азимут — это эпоним азимутальной ориентации телескопов, при которой одна из осей вращения совмещена с горизонтом, а другая — вертикальной

геодезия

В дополнение к этому астрономическому азимуту, который может быть точно определен измерениями по фундаментальным звездам, геодезия также знает эллипсоидальный азимут . Это направление в геодезической сети , основанное на эталонном эллипсоиде национальной съемки или на среднем земном эллипсоиде, которое рассчитывается с точностью до 0,01 ″ ( угловые секунды ). Астрономический и эллипсоидальный азимуты отличаются восточно-западной составляющей вертикального отклонения . В системе координат Гаусса-Крюгера указываются углы, относящиеся к северу сетки (вертикальная или ось x). Причина различия между астрономической и земной системами заключается в точном определении зенита через локальный гравитационный вектор (перпендикуляр) или нормаль к поверхности (перпендикуляр) эллипсоида и, аналогично, точный север.

Методы определения азимута являются предметом астрогеодезии ; наиболее важными методами измерения для практического использования являются азимут поляриса (с использованием полярной звезды) и азимут Солнца . Отдельные измерения со звездами могут иметь точность около 0,1 ″ (соответствует 5 мм на 10 км), более длинные серии измерений также более точны. Солнечные азимуты достигают только 1–5 угловых секунд, но они быстро набираются и имеют преимущество при дневных наблюдениях .

Этимология

Слово азимут сегодня есть во всех европейских языках. Оно происходит от средневекового арабского al-sumūt , что по-арабски произносится as-sumūt , что означает «направления» (множественное число от арабского al-samt = «направление»). Арабское слово вошло в позднесредневековую латынь в контексте астрономии и, в частности, при использовании арабской версии астрономического инструмента астролябия . Первое упоминание слова на английском языке относится к 1390-м годам в « Трактате об астролябии » Джеффри Чосера . Первая известная запись на любом западном языке сделана на испанском языке в 1270-х годах в книге по астрономии, в значительной степени полученной из арабских источников, Libros del saber de astronomía, заказанной королем Кастилии
Альфонсо X.

Общие сведения

Зенитный угол, его описание, определение

Здесь стандартно выполняют вычисления:

1.изначальных координатных точек, заложенные в углубления: X0, У0, Z0.

2.Xi, Уi, Zi являются промежуточными координатами в i. Оси У и Х перпендикулярны друг другу, Х идет к магнит – востоку, ось Z движется по направлению, которое определяется под влиянием вектора силы тяжести.

3.во время работы особенности направления углубления определяют по значениям, указанным в инклинометрии координатной системы полярного типа. Практически все съемки делают прямые определения координатных точек по вертикальным и горизонтальным плоскостям по основным полярным показателям: по вертикальной зенит иi, либо угол уклона д, по горизонтальной азимут (бi). Глубина измеряется во всех текущих координатах, допустим, в точке Аi.

Зенит считается углом между вертикалью, чертой 0Z в какой-то координатной плоскости, и скважинной осью 0Аi, это вектор, обозначающий скорость бурения, либо касательной к этой вертикальной, проходящей в данной координате. Наклоненным углом д считают угол, который составляет ось скважины в грунте, либо касательная к этой оси, с горизонталью в данной координате. Сумму зенита с наклоненным углом прямой можно записать так: и + д =p / 2.

Внимание! Если зенитный угол повышается, значит углубление в породах выполаживается, если сокращается, то выкручивается

Определение азимутальных показателей

Выбор первоначального движения отсчета влияет на угол азимута, который бывает:

1.истинным.

2.магнитным.

3.условным.

Если точка отсчета ведется от географического, то азимут истинный, если от магнит – меридиана, то магнитный, если направление взято случайно от любого репера, у которого специалист знает географические координаты – условный.

Если азимут повышается, значит правое ,,+,,; если сокращается, то левое ,, – ,, искривление азимута скважины с круглым диаметром. Азимут представлен в виде интервала по стволу от забоя Кi до устья 0, либо какой- то координаты i измерения углов.

Заглубление ствола замеряется с помощью инструмента, когда его поднимают из скважины, и, когда делают итоговые замеры по мере того, как углубляется скважина. Азимут определяют перед тем, как установить искусственный отклонитель в скважине, или во время устранения аварий, других проблем.

Апсидальная плоскость

Вертикаль, проходящая по оси углубления, и в любой координатной точке оси называется апсидальной, по-другому зенитной плоскостью. Чтобы сделать вычисление двугранного угла, надо отсчитать по движению часов между углом и зенитной плоскостью.

Формула на основе подсолнечной точки и функцииatan2{\ displaystyle \ operatorname {atan2}}

«Венок Аналеммаса». Ежегодная экскурсия по положению Солнца, определяемая тройкой , и с шагом в 1 час, если смотреть на географический центр смежных Соединенных Штатов. Серая часть означает, что сейчас ночь.SИкс{\ displaystyle S_ {x}}Sу{\ displaystyle S_ {y}}Sz{\ displaystyle S_ {z}}

В публикации 2021 года представлен метод, в котором используется формула солнечного азимута, основанная на подсолнечной точке и функции atan2 , как определено в Fortran 90 , что дает однозначное решение без необходимости подробного рассмотрения. Подсолнечная точка — это точка на поверхности Земли, над которой находится Солнце.

Метод сначала вычисляет склонение Солнца и уравнение времени с использованием уравнений из астрономического альманаха, то это дает x-, y- и г-компонента единичного вектор , указывающей к Солнцу, через векторный анализ , а не сферическую тригонометрию , следующим образом:

ϕsзнак равноδ,λsзнак равно-15(ТграммMТ-12+Eмяп60),SИксзнак равнопотому что⁡ϕsгрех⁡(λs-λо),Sузнак равнопотому что⁡ϕогрех⁡ϕs-грех⁡ϕопотому что⁡ϕsпотому что⁡(λs-λо),Szзнак равногрех⁡ϕогрех⁡ϕs+потому что⁡ϕопотому что⁡ϕsпотому что⁡(λs-λо).{\ displaystyle {\ begin {align} \ phi _ {s} & = \ delta, \\\ lambda _ {s} & = — 15 (T _ {\ mathrm {GMT}} -12 + E _ {\ mathrm {min }} / 60), \\ S_ {x} & = \ cos \ phi _ {s} \ sin (\ lambda _ {s} — \ lambda _ {o}), \\ S_ {y} & = \ cos \ phi _ {o} \ sin \ phi _ {s} — \ sin \ phi _ {o} \ cos \ phi _ {s} \ cos (\ lambda _ {s} — \ lambda _ {o}), \ \ S_ {z} & = \ sin \ phi _ {o} \ sin \ phi _ {s} + \ cos \ phi _ {o} \ cos \ phi _ {s} \ cos (\ lambda _ {s} — \ lambda _ {o}). \ end {align}}}

где

• δ{\ displaystyle \ delta} это склонение Солнца,
• ϕs{\ displaystyle \ phi _ {s}} — широта подсолнечной точки,
• λs{\ displaystyle \ lambda _ {s}} долгота подсолнечной точки,
• ТграммMТ{\ displaystyle T _ {\ mathrm {GMT}}} это время по Гринвичу или UTC,
• Eмяп{\ displaystyle E _ {\ mathrm {min}}}это уравнение времени в минутах,
• ϕо{\ displaystyle \ phi _ {o}} широта наблюдателя,
• λо{\ displaystyle \ lambda _ {o}} долгота наблюдателя,
• SИкс,Sу,Sz{\ Displaystyle S_ {x}, S_ {y}, S_ {z}} представляют собой x-, y- и z-компоненты, соответственно, единичного вектора, направленного к Солнцу.

Это можно показать . С помощью приведенной выше математической схемы зенитный угол Солнца и азимутальный угол Солнца просто
SИкс2+Sу2+Sz2знак равно1{\ displaystyle S_ {x} ^ {2} + S_ {y} ^ {2} + S_ {z} ^ {2} = 1}

Zзнак равноаcоs(Sz){\ Displaystyle Z = \ mathrm {acos} (S_ {z})},

γsзнак равноатап2(-SИкс,-Sу){\ displaystyle \ gamma _ {s} = \ mathrm {atan2} (-S_ {x}, — S_ {y})}. (Соглашение по часовой стрелке)

где

• Z{\ displaystyle Z} зенитный угол Солнца,
• γs{\ displaystyle \ gamma _ {s}} — азимутальный угол Солнца в соответствии с соглашением «юг-часовой стрелке».

Если кто-то предпочитает соглашение по северу по часовой стрелке или соглашение по востоку и против часовой стрелки, формулы будут

γsзнак равноатап2(SИкс,Sу){\ displaystyle \ gamma _ {s} = \ mathrm {atan2} (S_ {x}, S_ {y})}, (Соглашение о севере по часовой стрелке)

γsзнак равноатап2(Sу,SИкс){\ displaystyle \ gamma _ {s} = \ mathrm {atan2} (S_ {y}, S_ {x})}. (Восточная конвенция против часовой стрелки)

Наконец, значения , и на 1-часовой операции в течение всего года может быть представлена в виде 3D сюжета «венца Аналеммы » в качестве графического изображения всех возможных положений Солнца с точки зрения солнечного зенитного угла и угла солнечного азимута для любого данного местоположения. Обратитесь к солнечной тропе для получения аналогичных участков для других мест.
SИкс{\ displaystyle S_ {x}}Sу{\ displaystyle S_ {y}}Sz{\ displaystyle S_ {z}}

Апсидальная плоскость

Элементы пространственного положения скважин.

Рамка 22 снабжена эксцентричным грузом 3, который в наклонной скважине разворачивает рамку и располагается в апсидальной плоскости. При этом плоскость качания отвесов 10 и 12 совмещается с апсидальной плоскостью.
 

Под действием эксцентричного груза 5 поплавковая рамка 4 устанавливает плоскость качания маятников 6 и 20 в апсидальную плоскость, при этом сигналы с обмоток БСКТ и феррозондов будут пропорциональны соответственно синусной и косинусной составляющим зенитного угла и азимута.
 

Если установить такой центратор близко к долоту, то такая компоновка обеспечивает увеличение величины зенитного угла в апсидальной плоскости. Фактически она напоминает работ / рычага первого рода.
 

При измерении получают угол ПИ ( в направлении движения часовой стрелки) между направлением изгиба отклонителя и апсидальной плоскостью ствола скважины в точке измерения.
 

Азимут направления действия отклонителя определяется как сумма значения азимута ствола скважины в месте расположения отклонителя и угла ПО между апсидальной плоскостью и направлением изгиба отклонителя.
 

Принципиальные схемы электромагнитного инклинометра МИА-П а и его датчика б.

Второй электромагнит 5 при замыкании электрической цепи через храповое устройство с собачкой поворачивает рамку с маятником до совмещения плоскости качания маятника с апсидальной плоскостью, в которой лежит ось инклинометра. При этом фиксируется положение плоскости качания маятника относительно нулевой образующей, ориентируемой при спуске прибора относительно репера методом визирования. Питание и управление датчиками осуществляются по кабелю или по пр рводам, пропущенным внутри бурильных труб.
 

Примеры опредс. и них угла поворота огклонителя.

Для ориентирования бурильного инструмента с отклонителем в стволе скважины необходимо выполнение следующих операций: определение положения плоскости действия отклонителя относительно стран света или апсидальной плоскости; определение угла поворота отклонителя, установка отклонителя в заданном направлении, проверка точности установления отклонителя.
 

Для ориентирования бурильного инструмента с отклонителем в стволе скважины необходимо выполнение следующих операций: определение положения плоскости действия отклони-теля относительно стран света или апсидальной плоскости; определение угла поворота отклонителя; установка отклони-теля в заданном направлении; проверка точности установления отклонителя.
 

При большой проходке за один рейс долота и использовании средств постоянного телеконтроля, а также в случае применения отклонителей, самоориентирующихся по отношению к апсидальной плоскости ствола скважины, удобнее корректировать направление ствола скважины, поддерживая расчетный угол установки отклонителя, т.е. искривляя скважину по пространственной спирали.
 

Затем через колонну бурильных труб на тросике 2 опускают штырь 3, который проходит через паз пяты только в тот момент, когда он находится в апсидальной плоскости у лежачей стенки скважины. Прохождение штыря и является сигналом об ориентации отклонителя. Паз совмещается с апсидальной плоскостью путем вращения колонны бурильных труб. Для контроля ориентацию рекомендуется повторить несколько раз.
 

В ряде случаев у таких сигнализаторов контактный стержень служит и чувствительным элементом, включающим электрическую цепь только в том случае, если контакт прибора расположится в апсидальной плоскости у лежачей стенки наклонно расположенного корпуса при вращении прибора вокруг своей оси с одновременным поднятием и опусканием стержня, спущенного на проводе. К такому типу приборов-сигнализаторов относятся ориентаторы ОК-1 и СЭОКЛ конструкции ПГО Уралгеология, называемые иногда электромеханическими. Они лишены ряда недостатков, присущих сигнализаторам с шариком или отвесом, так как имеют очень простое устройство и при их применении получают более надежные результаты при ориентировании отклони-телей независимо от глубины скважины. Техническая характеристика этих ориентаторов приведена ниже.
 

Установка под другими углами вызовет одновременно изменение зенитного угла и азимута или только азимута вправо или влево в зависимости от того, в какую сторону от апсидальной плоскости направлен ложок клина.
 

Библиография

• Иянага, Сёкичи; Кавада, Юкиёси (1977). Математический энциклопедический словарь . MIT Press. ISBN 978-0262090162.
• Морс PM , Фешбах H (1953). Методы теоретической физики, часть I . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. п. 658. ISBN 0-07-043316-X. LCCN   .
• Корн Г.А., Корн Т.М. (1961). Математический справочник для ученых и инженеров . Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. С. 174–175. LCCN   . ASIN B0000CKZX7.
• Зауэр Р., Сабо I (1967). Mathematische Hilfsmittel des Ingenieurs . Нью-Йорк: Springer Verlag. С. 95–96. LCCN   .
• Мун П., Спенсер Д.Е. (1988). «Сферические координаты (r, θ, ψ)». Справочник по теории поля, включая системы координат, дифференциальные уравнения и их решения (исправленное 2-е изд., 3-е изд.). Нью-Йорк: Springer-Verlag. С. 24–27 (Таблица 1.05). ISBN 978-0-387-18430-2.
• Даффет-Смит П., Цварт Дж. (2011). Практическая астрономия с вашим калькулятором или таблицей, 4-е издание . Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета. п. 34. ISBN 978-0521146548.

Приборы для измерения зенитного угла

Инклинометрические исследования проводят с целью определения пространственного положения ствола скважины, для корректировки траектории скважины в процессе бурения наклонно-направленных стволов и проверки соответствия фактической траектории ствола скважины и проектной. Вертикальная разрешающая способность метода – 10 см.

Типовые условия применения метода:

Инклинометры ИОН-1 и ИОН-2 применяют в открытом стволе скважины или в легкосплавных бурильных трубах (ЛБТ).

ПРИМЕНЕНИЕ:
контроль заданного направления оси ствола скважины в пространстве; выделение участков перегибов оси ствола скважины, которые могут вызвать осложнения при бурении и эксплуатации; определение истинных глубин залегания продуктивных пластов.

Общие сведения

Зенитный угол, его описание, определение

Здесь стандартно выполняют вычисления:

2.Xi, Уi, Zi являются промежуточными координатами в i. Оси У и Х перпендикулярны друг другу, Х идет к магнит – востоку, ось Z движется по направлению, которое определяется под влиянием вектора силы тяжести.

3.во время работы особенности направления углубления определяют по значениям, указанным в инклинометрии координатной системы полярного типа. Практически все съемки делают прямые определения координатных точек по вертикальным и горизонтальным плоскостям по основным полярным показателям: по вертикальной зенит иi, либо угол уклона д, по горизонтальной азимут (бi). Глубина измеряется во всех текущих координатах, допустим, в точке Аi.

Зенит считается углом между вертикалью, чертой 0Z в какой-то координатной плоскости, и скважинной осью 0Аi, это вектор, обозначающий скорость бурения, либо касательной к этой вертикальной, проходящей в данной координате. Наклоненным углом д считают угол, который составляет ось скважины в грунте, либо касательная к этой оси, с горизонталью в данной координате. Сумму зенита с наклоненным углом прямой можно записать так: и + д =p / 2.

Внимание! Если зенитный угол повышается, значит углубление в породах выполаживается, если сокращается, то выкручивается

Определение азимутальных показателей

Выбор первоначального движения отсчета влияет на угол азимута, который бывает:

Если точка отсчета ведется от географического, то азимут истинный, если от магнит – меридиана, то магнитный, если направление взято случайно от любого репера, у которого специалист знает географические координаты – условный.

Если азимут повышается, значит правое ,,+,,; если сокращается, то левое ,, – ,, искривление азимута скважины с круглым диаметром. Азимут представлен в виде интервала по стволу от забоя Кi до устья 0, либо какой- то координаты i измерения углов.

Заглубление ствола замеряется с помощью инструмента, когда его поднимают из скважины, и, когда делают итоговые замеры по мере того, как углубляется скважина. Азимут определяют перед тем, как установить искусственный отклонитель в скважине, или во время устранения аварий, других проблем.

Апсидальная плоскость

Вертикаль, проходящая по оси углубления, и в любой координатной точке оси называется апсидальной, по-другому зенитной плоскостью. Чтобы сделать вычисление двугранного угла, надо отсчитать по движению часов между углом и зенитной плоскостью.

Типы движения

Попытаемся себе представить, как может двигаться тело. Для этого необходимо ввести еще несколько понятий:

Траектория — линия, вдоль которой движется тело.

Путь — длина траектории.

Перемещение — расстояние между начальной и конечной точкой траектории.

Итак, опишем некоторые типы движения. Охарактеризуем движение по виду траектории.

1. Прямолинейное. Траектория представляет из себя прямую.
2. Криволинейное. Траектория представляет из себя некоторую кривую линию, отличную от прямой.

Для дальнейшей классификации определим понятие скорости:

Скорость — векторная физическая величина, модуль которой равен отношению пути, пройденного за интервал времени к величине этого интервала, а направление задается касательной к траектории.

\(\left|\vec{v}\right| = \frac{\Delta s}{\Delta t}\)

Скорость как производная

Для тех читателей, кто знаком с понятием производной, отметим, что модуль скорости можно найти как производную функции пути от времени, т.е.

\(v = \frac{d s\left(t\right)}{d t}\)

а направление задается касательным к траектории единичным вектором, который можно найти используя понятие радиус-вектора:

\(\vec{\tau}\left(t\right) = \frac{\frac{d \vec{r}\left(t\right)}{d t}}{\left|\frac{d \vec{r}\left(t\right)}{d t}\right|} = \lim\limits_{\Delta t \to \infty}\frac{\frac{\vec{r}\left(t + \Delta t\right)}{\left|\vec{r}\left(t + \Delta t\right)\right|} — \frac{\vec{r}\left(t\right)}{\left|\vec{r}\left(t\right)\right|}}{\Delta t}\)

Таким образом, \(\vec{v} = v \cdot \vec{\tau}\)

Зная понятие скорости, можно ввести следующую классификацию движения:

1. Равномерное. Для такого типа движения скорость является постоянной величиной.
2. Неравномерное. Для такого типа движения скорость сама зависит от времени.

Приведем примеры некоторых типов движения:

1. Равномерное прямолинейное движение: качение бильярдного шара по столу между соударениями со стенками или скольжение шайбы по очень гладкому льду.
2. Равномерное криволинейное движение: движение, совершаемое кончиком стрелки часов. Стрелки вращаются с постоянной скоростью, а траектория кончика стрелки относительно корпуса часов представляет собой окружность, которая является замкнутой кривой.
3. Неравномерное прямолинейное движение: движение лифта между этажами (сначала лифт разгоняется, значит, набирает скорость, затем движется прямолинейно равномерно, а после — останавливается, т.е. снижает скорость)
4. Неравномерное криволинейное движение: броуновское движение молекул.

Обсуждать понятие движения можно очень долго. Мы же пока остановимся в вопросе описания свойств движения и будем исследовать само движение для различных тел и систем. В частности, рассмотрим явление, которое называется инерцией.

Инерция

Инерция — свойство тел сохранять состояние покоя или двигаться равномерно и прямолинейно при отсутствии действия внешних тел или когда действие всех тел скомпенсировано.

С понятием инерции вводится очень важная и значимая физическая величина — масса.

Масса — мера инертности тела.

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ МОДУЛЯ

Блок датчиков магнитного инклинометра содержит жестко закреплённые магнитометры-феррозонды и акселерометры. Для контроля параметров магнитного поля производится замер полного вектора магнитного поля. Это необходимо для оценки неоднородности магнитного поля во время поверки, а также оценки влияния стальных замковых соединений при замере в ЛБТ. Преимущество над гироинклинометрами заключается в полном диапазоне измерения зенитного угла (0-180? против 0–70 ? у гироскопических инклинометров); — не требует дополнительной настройки на устье перед спуском в скважину; — может писаться в связках. Недостаток: невозможность проведения замера в обсаженных скважинах; — скорость записи меньше, чем у ИГН.

Источник

Общие закономерности

При буре все углубления по разнообразным причинам в той или иной мере отходят от изначально заданного пути. Этот процесс именуется искривлением. Непреднамеренный процесс именуется естественным, а искривление углублений при помощи разного рода инновационных техприёмов – искусственным.

Вообще, искривление углублений в породе проходит с осложнениями, такими как:

• Наиболее интенсивное изнашивание труб бура;
• Увеличенное расходование мощности;
• Трудности при осуществлении спуско-подъёмных мероприятий;
• Обрушение стен скважины и др.

Но иногда искривление углублений в породе дает возможность в разы сократить траты средств и времени при разработке месторождений нефти и газа. Так, если искривление углубления нежелательно, то его стараются предотвратить, а если оно требуется, то его осуществляют. Этот процесс именуется направлением бура, которое определяется как бурение углублений с применением закономерностей естественного процесса и при помощи искусственных приемов для выведения углубления в точку, которая задана. При этом искривление обязательно контролируется и управляется.

При бурении скважины обязательно нужно вычислить точные координаты

В процессе бура направленного углубления нужно знать расположение каждой координаты в пространстве. Для этого надо определить точки её устья и параметры пути, в которые входит зенит Q, азимутный угол углубления и длина L. Анализ искривления углублений показывает, что оно подчиняется особым законам, но для различных месторождений они разные и могут значительно различаться.

Но можно выделить такие общие законы искривления:

1. В большем количестве ситуаций углубления стремятся занять путь по перпендикуляру слоям горных пород. По ходу приближения к нему сила искривления сокращается.
2. Сокращение зазора между стенами углубления и специнструментом ведет к сокращению искривления. Области монтажа центральных элементов и их диаметр оказывают влияние на направление и интенсивность зенита.
3. Повышение жёсткости инструмента сокращает искривление углубления, поэтому скважины большего размера искривляются меньше, чем узкие.
4. Повышение нагрузки оси ведет к увеличению интенсивности искривления, а более сильное развитие частоты работы труб бура – к её сокращению.
5. Движение и сила азимут-искривления находятся в зависимости от геологических критериев.

Абсолютная апсидальная величина, наклонно направленная, зависит от интенсивности азимута искривления. С его повышением интенсивность азимут-наклона сокращается.

Вывод формулы с использованием подсолнечного точечного и векторного анализа

Хотя формулу можно получить, применив закон косинуса к сферическому треугольнику зенит-полюс-Солнце, сферическая тригонометрия — относительно эзотерический предмет.

Вводя координаты подсолнечной точки и используя векторный анализ, формула может быть получена прямо, без использования сферической тригонометрии.

В геоцентрической декартовой системе координат, центрированной по центру Земли ( ECEF ), пусть и будут широтой и долготой или координатами подсолнечной точки и точки наблюдателя, затем направленными вверх единичными векторами в двух точках и , находятся
(ϕs,λs){\ displaystyle (\ phi _ {s}, \ lambda _ {s})}(ϕо,λо){\ displaystyle (\ phi _ {o}, \ lambda _ {o})}S{\ displaystyle \ mathbf {S}}Vоz{\ displaystyle \ mathbf {V} _ {oz}}

Sзнак равнопотому что⁡ϕsпотому что⁡λsя+потому что⁡ϕsгрех⁡λsj+грех⁡ϕsk{\ displaystyle \ mathbf {S} = \ cos \ phi _ {s} \ cos \ lambda _ {s} {\ mathbf {i}} + \ cos \ phi _ {s} \ sin \ lambda _ {s} { \ mathbf {j}} + \ sin \ phi _ {s} {\ mathbf {k}}},

Vоzзнак равнопотому что⁡ϕопотому что⁡λоя+потому что⁡ϕогрех⁡λоj+грех⁡ϕоk{\ displaystyle \ mathbf {V} _ {oz} = \ cos \ phi _ {o} \ cos \ lambda _ {o} {\ mathbf {i}} + \ cos \ phi _ {o} \ sin \ lambda _ {o} {\ mathbf {j}} + \ sin \ phi _ {o} {\ mathbf {k}}}.

где , и — базисные векторы в системе координат ECEF.
я{\ displaystyle {\ mathbf {i}}}j{\ displaystyle {\ mathbf {j}}}k{\ displaystyle {\ mathbf {k}}}

Теперь косинус зенитного угла Солнца является просто скалярным произведением двух вышеуказанных векторов.
θs{\ displaystyle \ theta _ {s}}

потому что⁡θsзнак равноS⋅Vоzзнак равногрех⁡ϕогрех⁡ϕs+потому что⁡ϕопотому что⁡ϕsпотому что⁡(λs-λо){\ displaystyle \ cos \ theta _ {s} = \ mathbf {S} \ cdot \ mathbf {V} _ {oz} = \ sin \ phi _ {o} \ sin \ phi _ {s} + \ cos \ phi _ {o} \ cos \ phi _ {s} \ cos (\ lambda _ {s} — \ lambda _ {o})}.

Обратите внимание, что это то же самое , что и склонение Солнца, и эквивалентно , где — часовой угол, определенный ранее. Таким образом, приведенный выше формат математически идентичен приведенному ранее

ϕs{\ displaystyle \ phi _ {s}}δ{\ displaystyle \ delta}λs-λо{\ displaystyle \ lambda _ {s} — \ lambda _ {o}}-час{\ displaystyle -h}час{\ displaystyle h}

Кроме того, Ref. аналогичным образом вывели формулу для азимутального угла Солнца без использования сферической тригонометрии.

Минимум и максимум

Ежедневный минимум зенитного угла Солнца как функция широты и дня года для 2020 года.

Суточный максимум зенитного угла Солнца как функция широты и дня года для 2020 года.

В любом заданном месте в любой заданный день зенитный угол Солнца достигает своего минимума в местный солнечный полдень, когда часовой угол , или , а именно,, или . Если это полярная ночь.
θs{\ displaystyle \ theta _ {s}}θмяп{\ displaystyle \ theta _ {min}}часзнак равно{\ displaystyle h = 0}λs-λознак равно{\ displaystyle \ lambda _ {s} — \ lambda _ {o} = 0}потому что⁡θмяпзнак равнопотому что⁡(|ϕо-ϕs|){\ Displaystyle \ соз \ тета _ {мин} = \ соз (| \ фи _ {о} — \ фи _ {s} |)}θмяпзнак равно|ϕо-ϕs|{\ displaystyle \ theta _ {min} = | \ phi _ {o} — \ phi _ {s} |}θмяп>90∘{\ displaystyle \ theta _ {min}> 90 ^ {\ circ}}

И в любом заданном месте в любой заданный день зенитный угол Солнца достигает своего максимума в местную полночь, когда часовой угол , или , а именно,, или . Если это полярный день.
θs{\ displaystyle \ theta _ {s}}θмаИкс{\ displaystyle \ theta _ {max}}часзнак равно-180∘{\ displaystyle h = -180 ^ {\ circ}}λs-λознак равно-180∘{\ displaystyle \ lambda _ {s} — \ lambda _ {o} = — 180 ^ {\ circ}}потому что⁡θмаИксзнак равнопотому что⁡(180∘-|ϕо+ϕs|){\ displaystyle \ cos \ theta _ {max} = \ cos (180 ^ {\ circ} — | \ phi _ {o} + \ phi _ {s} |)}θмаИксзнак равно180∘-|ϕо+ϕs|{\ displaystyle \ theta _ {max} = 180 ^ {\ circ} — | \ phi _ {o} + \ phi _ {s} |}θмаИкс<90∘{\ displaystyle \ theta _ {max} <90 ^ {\ circ}}

Предостережения

Рассчитанные значения являются приблизительными из-за различия между и . Однако эти два значения менее чем на 12 угловых минут , что меньше видимого углового радиуса Солнца.

Формула также не учитывает эффект атмосферной рефракции .