- •Введение
- •1. Особенности метрологического обеспечения геофизических средств измерений
- •2. Способы построения градуировочной характеристики
- •2.1 Способы построения линейной гх вида
- •2.2 Способы построения параболической гх вида
- •Часть 1. Калибровка аппаратуры с номинальной градуировочной характеристикой
- •3. Калибровка и поверка аппаратуры
- •Электрического каротажа (бкз, бк, ик, мз)
- •3.1. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе градиент-зондов и потенциал-зондов
- •3.2. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе зонда трёх электродного бокового каротажа
- •3.3. Калибровка и поверка измерительных каналов уэп на основе зонда индукционного каротажа
- •3.4. Калибровка и поверка измерительных каналов уэс на основе микро-зондов
- •3.5. Определение температурной погрешности и оценка влияния изменения напряжения питания
- •3.5.1. Определение температурной погрешности
- •3.5.2. Определение изменений погрешности измерений уэс
- •4. Калибровка и поверка аппаратуры акустического каротажа
- •5. Калибровка и поверка каверномеров-профилемеров
- •6. Калибровка и поверка инклинометров
- •Часть 2. Калибровка индивидуально градуируемой аппаратуры
- •7. Градуировка инклинометров
- •7.1. Градуировка инклинометра по каналу зенитных углов
- •7.2. Градуировка инклинометра по каналу азимута
- •8. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры интегрального гамма-каротажа
- •9. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры стационарного нейтронного каротажа
- •10. Градуировка, калибровка и поверка аппаратуры плотностного гамма-гамма-каротажа
- •11. Градуировка, калибровка и поверка скважинных гамма-плотномеров-толщиномеров сгдт-нв и цементомеров цм8-10
- •12. Градуировка, калибровка и поверка скважинных термометров и манометров
- •12.1. Градуировка канала температуры
- •12.2. Градуировка канала давления при разной температуре
- •12.3. Калибровка скважинных термометров и манометров
- •12.4. Поверка скважинных термометров и манометров
- •13. Градуировка, калибровка и поверка скважинных расходомеров
- •14. Градуировка и калибровка скважинных влагомеров нефти
- •15. Градуировка и калибровка скважинных резистивиметров
- •16. Градуировка и калибровка скважинных гамма-плотномеров жидкости
- •17. Градуировка и калибровка измерителей глубины скважин
- •Заключение
- •Приложения
- •Протокол
- •Пример оформления протокола калибровки инклинометра с построением таблиц поправок
- •Результаты измерений:
6. Калибровка и поверка инклинометров
При выполнении угловых измерений скважинными инклинометрами в качестве измеряемых параметров приняты следующие:
- азимутальный угол плоскости наклона оси инклинометра;
- зенитный угол оси инклинометра (угол отклонения оси от вертикали);
- угол вращения инклинометра вокруг собственной оси (визирный или апсидальный угол).
Градуировочная характеристика инклинометра по всем каналам – номинальная. Для повышения показателей точности инклинометрических измерений иногда строится график поправок к номинальной функции преобразования. Тогда градуировочная характеристика становится индивидуальной.
Будем пользоваться следующими определениями терминов, применяемых в области метрологического контроля инклинометров:
Настройка инклинометра– процедура юстировки инклинометра, выполняемая при выпуске его из производства или после ремонта. Эта процедура позволяет учесть взаимную неперпендикулярность акселерометров и магнитометров в блоке преобразователей. В результате такой настройки формируется служебная таблица данных, отражающих сигналы с датчиков (первичных преобразователей – акселерометров и феррозондов) в ключевых точках их пространственного положения.
Калибровка инклинометра (без градуировки) – периодическая процедура определения реальных границ погрешности инклинометра, выполняемая в процессе его эксплуатации (документируется протоколом и сертификатом о калибровке).
Поверка инклинометра – совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия инклинометра метрологическим требованиям. Это периодическая процедура определения погрешности инклинометра и подтверждения его соответствия нормируемым характеристикам погрешности (подтверждения годности), выполняемая в процессе его эксплуатации (документируется протоколом и «Свидетельством о поверке»).
Градуировка инклинометра (или калибровка с градуировкой)– процедура определения поправок к показаниям инклинометра, выполняемая при выпуске, после ремонта или в процессе его эксплуатации (документируется таблицами поправок или графиками поправок).
В качестве эталонных средств измерений при градуировке, калибровке и поверке инклинометров применяют следующие:
1) Установка УАК-СИ-АЗВ для автоматизированной калибровки скважинных инклинометров;
2) Установки УПИ-1, УКИ-2 и УСИ-2 для ручной калибровки и поверке инклинометров.
Для настройки инклинометров в заводских условиях используются специальные установки, воспроизводящие изменение углов через каждые 5о с пределами основной абсолютной погрешности менее 1 угловой минуты.
Установка УАК-СИ-АЗВ относится к наиболее совершенным инклинометрическим установкам. Она позволяет выполнять автоматизированную калибровку магнитометрических и гироскопических инклинометров методом прямых измерений углов, воспроизводимых эталонной установкой.
Конструктивно установка выполнена из немагнитных материалов в виде жесткой рамки, вращающейся вокруг вертикальной оси, с зажимным узлом для крепления инклинометра, вращающимся вокруг горизонтальной оси в рамке, рис. 12.
Установка воспроизводит следующие углы:
- азимутальные в диапазоне от 0 до 360о с пределами основной абсолютной погрешности ±15 угловых минут;
- зенитные в диапазоне от 0 до 180о с пределами основной абсолютной погрешности ±3 угловых минуты;
- углы вращения прибора вокруг собственной оси в диапазоне от 0 до 360о с пределами основной абсолютной погрешности ±15 угловых минут.
При проведении градуировки инклинометров должны отсутствовать вибрации, тряска, удары, электрические и магнитные поля, являющиеся источником погрешности выполняемых угловых измерений.
Перед проведением градуировки инклинометра рекомендуется выполнить следующие подготовительные операции:
1) ознакомиться с техническим описанием и руководством по эксплуатации градуируемого инклинометра;
2) соединить скважинную и наземную части инклинометра через эквивалент кабеля;
-
Привод вращения вертикальной оси с редуктором и эталонным датчиком азимута
Привод оси вращения прибора с эталонным датчиком апсидальных углов
Привод вращения горизонтальной оси с редуктором и эталонным датчиком зенитных углов
Узел крепления инклинометра
Устройство балансировки
Инклинометр
Основание установки
Рис. 12. Установка УАК-СИ-АЗВ для калибровки инклинометров
3) выполнить мероприятия по обеспечению условий безопасности калибровочных работ;
4) выдержать во включенном состоянии инклинометр и установку не менее 15 минут.
При проведении внешнего осмотра должно быть установлено отсутствие механических повреждений инклинометр, влияющих на его работоспособность и метрологические характеристики. При подготовке инклинометра к измерениям выполняют операции в соответствии с указаниями (по методике), изложенными в технической документации на него.
Калибровка
Калибровка инклинометров выполняется с целью подтверждения стабильности номинальной функции преобразования или индивидуальной функции преобразования с таблицами поправок.
Канал зенитных углов
Калибровка инклинометра по каналу зенитного угла выполняется в точках контроля, указанных в угловых градусах в табл. 6.
Т а б л и ц а 6
Тип инклинометра |
Точки контроля зенитного угла |
При следующих значениях визирного угла |
Пределы основной абсолютной погрешности |
ИОН-1 ИОН-2 |
3; 5; 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 120о |
При визирном угле, при котором возникают наибольшие погрешности по зениту |
±15’ |
ИМММ-73 ИММН-73 |
3; 5; 10; 30; 60; 90 |
При любом визирном угле |
±15’ |
МИН |
3; 5; 10; 30; 60; 90 |
0; 60; 120; 180; 240; 300 |
±15’ |
ИММН-60 |
1; 3; 5; 10; 30; 60; 90 |
0; 60; 120; 180; 240; 300 |
±12’ |
ИММН-36 |
1; 3; 5; 10; 30; 60; 90 |
0; 60; 120; 180; 240; 300 |
±15’ |
Установить азимутальный угол плоскости наклона инклинометра, воспроизводимый калибровочной инклинометрической установки, равный 0о.
Запустить управляющую и обрабатывающую программу «Калибровка инклинометров». На установке автоматически будут воспроизводиться заданные значения зенитных углов и считываться показания инклинометра по каналу зенитных углов. Выполнить измерения зенитных углов при всех значениях визирного угла в соответствии с табл. 6.
Оценку основной абсолютной погрешности измерений зенитного угла в каждой i-й точке контроля определяют по формуле:
, (46)
где – измеренное калибруемым инклинометром значение зенитного угла в i-той точке контроля (с учетом поправки);
- эталонное значение зенитного угла в i-той точке контроля, воспроизводимое установкой.
Канал азимута
Калибровка инклинометра по каналу азимута выполняется в режиме с введением поправок в обрабатывающей программе инклинометра в следующих точках контроля, указанных в угловых градусах в табл. 7.
Т а б л и ц а 7
Тип инклинометра |
Точки контроля азимута |
При следующих значениях зенитного и визирного углов |
Пределы основной абсолютной погрешности |
ИОН-1 ИОН-2 |
0; 30; 60; 90; 120; 150; 180; 210; 240; 270; 300; 330о |
При визирном угле, при котором возникают наибольшие погрешности по азимуту |
±1,5о |
ИМММ-73 ИММН-73 |
0; 45; 90; 135; 180; 225; 270; 315 |
Зенит: 3, 30, 90 При любом значении визирного угла |
±1,5о |
МИН |
0; 45; 90; 135; 180; 225; 270; 315 |
Зенит: 3, 30, 90 Визир: 0; 60; 120; 180; 240; 300 |
±1,5о |
ИММН-60 ИММН-36 |
0; 45; 90; 135; 180; 225; 270; 315 |
Зенит: 3, 30, 90 Визир: 0; 60; 120; 180; 240; 300 |
±7о при зените 1о-3о ±2о при зените 3о-6о ±1о при зените 6о-120о |
Установить азимутальный угол плоскости наклона инклинометра, воспроизводимый калибровочной инклинометрической установкой УАК-СИ, равный 0о, и требуемое значение визирного угла.
Запустить управляющую и обрабатывающую программу «Калибровка инклинометров». На установке автоматически будут воспроизводиться заданные значения азимутов при заданных значениях зенитного и визирного угла и считываться показания ai инклинометра по каналу азимутов.
Оценку основной абсолютной погрешности измерений азимутального угла в каждой i-той точке контроля при каждом значении зенитного угла определяют по формуле:
, (47)
где ai – измеренное значение азимута в i-той точке контроля;
aiэ - эталонное значение азимута в i-той точке контроля.
Пример оформления «Протокола калибровки» инклинометра приведен в приложении 9.
Поверка
При поверке инклинометра выполняются однократные измерения инклинометром углов, воспроизводимых установкой, в тех же самых точках контроля, что и при калибровке, оцениваются систематические погрешности измерений необходимых углов и формируется заключение о его метрологической пригодности.
Если в документации на калибруемый инклинометр регламентированы требования к допускаемой абсолютной погрешности измерений визирных углов, то оценки этой погрешности определяют при произвольных значениях зенитного и азимутального углов в следующих точках контроля: 0; 60; 120; 180; 240; 300 и 330о как разность между измеренным и эталонным значениями.
Инклинометр признается годным к применению, если в каждой точке контроля полученная оценка абсолютной погрешности измерений зенитных, азимутальных и визирных углов не превышает нормированных значений основной абсолютной погрешности, указанных в паспорте инклинометра, то есть должны выполняться неравенства
;
; (48)
,
При поверке индивидуально градуируемых инклинометров оценки погрешности измеренных углов находят после введения всех известных поправок.
Краткие выводы.
1. Калибровка и поверка инклинометров выполняется по каналу зенитных углов при разных значениях визирного угла, а по каналу азимута – при разных значениях зенитного и визирного угла.
2. Для индивидуально градуируемых инклинометров оценки погрешности измеренных углов при поверке и калибровке находят после введения всех известных поправок. За оценку погрешности градуировки инклинометра принимаются пределы допускаемой погрешности применяемой установки.
3. За оценку погрешности инклинометра при её калибровке и поверке принимается максимальная разность между измеренным и эталонным углами, вычисленная во всех точках её метрологического контроля.
4. Качество калибровки и поверки инклинометра можно считать высоким, если этот показатель более пяти.
5. Достоверность поверки инклинометра определяется показателем «Вероятность годности» в каждой точке её контроля. Достоверность поверки можно считать высокой, если этот показатель более 80%.
6. Критерий для принятия решения о необходимости построения новой градуировочной характеристики инклинометра по каналу зенитного или азимутального углов:
.
7. Критерий для принятия решения по результатам поверки о передаче инклинометра в ремонт (на настройку):
.