Mathematical model of three–axis micromechanical accelerometer for directional system of control and orientation of boreholes

L. Zhivtsova

Abstract


In the conditions of intensive development of directional and horizontal drilling there are much growing requirements to the accuracy of hole making in required area of producing zone [1].

In many respects the accuracy of hole making is determined by metrological performance of control devices of dimensional orientation of a borehole — directional devices including accelerometer sensing devices.

Being high–precision sensing devices, particularly ADXL accelerometers permit to measure accelerations over the range  to  with threshold of sensitivity [8].

However, in spite of high–precision performance, some errors can emerge measuring inclination angle and the angle of setting of deflector of controlled objects caused by setting inaccuracy of accelerometer transducers inclinometer case.

Algorithmic correction of measurement results is proposed i.e. in mathematical model of three–axis accelerometer transducer unit for inclinometer it is necessary to take into consideration misalignment of inclinometer sensitive axes with sensitive axes of three–axis micromechanical accelerometer unit.

The work deals with the development of mathematical model of inclinometer on the base of three–axis accelerometer transducer unit for control and orientation system of objects, in matrix and scalar view.

We have gained the formulas for inclination angle calculation and the calculation of the angle of deflector setting from sensing accelerometer devices signals taking into account the misalignment of inclinometer sensitive axis with sensitive axes of three–axis micromechanical accelerometer unit.

Calculation in mathematical model of instrumental error permits to increase accuracy measuring inclination angle and angle of deflector setting by far. 


Keywords


mathematical model; accelerometer; error; inclinometer; wry; algorithmic correction; inclination angle; the angle of the whipstock

References


Basaryigin Yu. M. Burenie neftyanyih i gazovyih skvazhin. uchebn. posobie dlya vuzov / Yu. M. Basaryigin, A. I. Bulatov, Yu. M. Proselkov — M. : OOO «Nedra–Biznestsentr», 2002. — 632 s.

KovshovG. N. Inklinometryi (Osnovyi teoriii proektirovaniya) / G. N. Kovshov, R. I. Alimbekov, A. V. Zhiber. — Ufa: Gilem, 1998. — 380 s.

Kovshov G. N. Priboryi kontrolya prostranstvennoy orientatsii skvazhin pri burenii / G. N. Kovshov, G. Yu. Kolovertnov. — Ufa: IzdatelstvoUGNTU, 2001. — 228 s.

Markeev A. P. Teoreticheskaya mehanika. Uchebnik dlya universitetov. — M: CheRo — 1999. — 572 s.

Pat. Ukraine 91315, MKI G 01 B 11/26 G 01 P21/00 SposIb vistavlennya osey chutlivosti akselerometriv. / O. M. Bezvesilna, Yu. O. Podchashinskiy, S. S. Tkachenko, A. A. Ostapchuk, Zh. M. Kondratyuk, Yu. V. Kirichuk (Ukraine) ; zayavitel i patentoobladatel Zhitomirskiy derzhavniy tehnologIchniy universitet. — № 200911277 ; zayavl. 06.11.2009 ; opubl. 12.07.2010. Byul. № 13 — 4 s.

Doscher J. Accelerometr Design and Applications. [Электронный ресурс]: AnalogDevices. — 1998. — Режим доступа: http://www.analog.com

The Evolution of Three–Axis MEMS Inertial Sensor Packaging — Size Does Matter! [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.i–micronews.com/news/Evolution–Three–Axis–MEMS–Inertial–SensorPackaging—Size,3515.html.

ADXL103/203. Precision ±1,7 g, ±5 g, ±18 g Single–/Dual–Axis iMems Accelerometer [Электронныйресурс]: Analog Devices, Inc. — 2004 — 2014. — Режим доступа: http://www.analog.com/static/imported–files/data_sheets/ADXL103_203.pdf.


GOST Style Citations


Басарыгин Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин : учеб. пособ. для вузов / Ю. М. Басарыгин, А. И. Булатов, Ю. М. Проселков. — М. : ООО «Недра–Бизнесцентр», 2002. — 632 с.

 

Ковшов Г. Н. Инклинометры (Основы теории и проектирования) / Г. Н. Ковшов, Р. И. Алимбеков, А. В. Жибер. — Уфа : Гилем, 1998. — 380 с.

 

Ковшов Г. Н. Приборы контроля пространственной ориентации скважин при бурении / Г. Н. Ковшов, Г. Ю. Коловертнов — Уфа : Изд–во УГНТУ, 2001. — 228 с.

 

Маркеев А. П. Теоретическая механика. Учебник для университетов. — М. : ЧеРо — 1999. — 572 с.

 

Пат. Україна 91315, МКИ G 01 B 11/26 G 01 P21/00 Спосіб виставлення осей чутливості акселерометрів. / О. М. Безвесільна, Ю. О. Подчашинський, С. С. Ткаченко, А. А. Остапчук, Ж. М. Кондратюк, Ю. В. Киричук (Україна) ; заявник і патентовласник Житомирський державний технологічний університет. — № 200911277; заявл. 06.11.2009 ; опубл. 12.07.2010. Бюл. № 13. — 4 с.

 

Doscher J. Accelerometr Design and Applications. [Электронный ресурс]: AnalogDevices. — 1998. — Режим доступа: http://www.analog.com

 

The Evolution of Three–Axis MEMS Inertial Sensor Packaging. — Size Does Matter! [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.i–micronews.com/news/Evolution–Three–Axis–MEMS–Inertial–SensorPackaging—Size,3515.html.

 

ADXL103/203. Precision ±1,7 g, ±5 g, ±18 g Single–/Dual–Axis iMems Accelerometer [Электронныйресурс]: Analog Devices, Inc. — 2004 –2 014. — Режим доступа: http://www.analog.com/static/imported–files/data_sheets/ADXL103_203.pdf.

 



Refbacks

  • There are currently no refbacks.