기존 자이로
기존 자이로 또는 프리 자이로는 1930년대부터 존재해 왔습니다. 회전하는 자이로로부터 유정의 방위각을 얻습니다. 이는 유정의 방향만 결정하며 경사는 결정하지 않습니다. 경사각은 일반적으로 가속도계를 사용하여 얻습니다. 영화-기반의 단발-자이로는 나침반 카드(외부 짐벌 축에 부착) 위에 매달린 진자를 사용하여 기울기를 얻습니다. 기존 자이로는 회전 질량이 일반적으로 20,000~40,000rpm으로 회전합니다(일부는 더 빠르게 회전함). 자이로는 외부 힘이 작용하지 않고 질량이 정확한 무게 중심에 지지되는 경우 고정된 상태를 유지합니다. 불행히도 질량을 정확한 무게 중심에 유지하는 것은 불가능하며 외부 힘이 자이로에 작용합니다. 따라서 자이로는 시간이 지남에 따라 표류하게 됩니다.
이론적으로 자이로가 회전하기 시작하고 특정 방향을 가리키면 시간이 지나도 방향이 크게 바뀌지 않아야 합니다. 따라서 구멍 속을 달리고, 케이스가 돌아도 자이로는 자유롭게 움직이며, 계속 같은 방향을 가리키고 있습니다. 자이로가 가리키는 방향이 알려져 있으므로 자이로의 방향과 자이로가 담긴 케이스의 방향의 차이로 유정의 방향을 결정할 수 있습니다. 자이로가 구멍에서 실행되기 전에 회전 축의 방향을 알아야 합니다. 이것을 자이로 참조라고 합니다. 자이로를 올바르게 참조하지 않으면 전체 조사가 중단되므로 유정 및 가스정용 구멍에서 도구를 실행하기 전에 도구를 적절하게 참조해야 합니다.
기존 자이로의 또 다른 단점은 시간이 지남에 따라 표류하여 측정된 방위각에 오류가 발생한다는 것입니다. 자이로는 시스템 충격, 베어링 마모 및 지구의 자전으로 인해 표류합니다. 자이로의 불완전성으로 인해 자이로가 표류할 수도 있습니다. 질량의 정확한 중심이 회전축의 중심에 있지 않기 때문에 자이로를 제조하거나 가공하는 동안 결함이 발생할 수 있습니다. 표류는 지구의 적도에서는 적고 극 근처의 고위도에서는 더 높습니다. 일반적으로 기존 자이로는 위도나 경사도 70도 이상에서는 사용되지 않습니다. 기존 자이로의 일반적인 드리프트 속도는 분당 0.5도입니다. 지구의 자전으로 인해 발생하는 겉보기 드리프트는 내부 짐벌 링에 특별한 힘을 가하여 수정됩니다. 적용되는 힘은 자이로가 사용될 위도에 따라 달라집니다.
이러한 이유 때문에 모든 기존 자이로는 특정 양만큼 표류합니다. 드리프트는 기존 자이로가 실행될 때마다 모니터링되며 측량은 해당 드리프트에 맞게 조정됩니다. 기준이나 드리프트가 적절하게 보상되지 않으면 수집된 측량 데이터가 부정확해집니다.
속도 적분 또는 북쪽-자이로 찾기
기존 자이로의 단점을 보완하기 위해 속도 또는 북{0}}탐색 자이로가 개발되었습니다. 레이트 자이로와 북쪽-탐색 자이로는 본질적으로 동일합니다. 자유도가 1인 자이로입니다. 자이로를 통합한 속도는 진북을 결정하는 데 사용됩니다. 자이로는 지구의 회전 벡터를 수평 및 수직 성분으로 분해합니다. 수평 구성요소는 항상 진북을 가리킵니다. 자이로를 참조할 필요가 없어져 정확도가 높아집니다. 위도에 따라 지구의 회전 벡터도 달라지기 때문에 유정의 위도를 알아야 합니다.
설정하는 동안 속도 자이로는 자동으로 지구의 자전을 측정하여 지구의 자전으로 인한 드리프트를 제거합니다. 이 설계 기능으로 인해 기존 자이로에 비해 오류가 발생할 가능성이 줄어듭니다. 기존 자이로와 달리 레이트 자이로는 조준을 위해 기준점이 필요하지 않으므로 잠재적인 오류 원인을 제거합니다. 자이로에 작용하는 힘은 자이로로 측정되고, 중력은 가속도계로 측정됩니다. 가속도계와 자이로의 결합된 판독값을 통해 유정의 경사각과 방위각을 계산할 수 있습니다.
속도 자이로는 각 변위를 통해 각속도를 측정합니다. 레이트 적분 자이로는 출력 각변위를 통해 각속도(각 변위)의 적분을 계산합니다.
최신 버전의 자이로는 이동 중에도 조사할 수 있지만 제한 사항이 있습니다. 설문조사를 받기 위해 가만히 있을 필요는 없습니다. 총 설문조사 시간을 줄여 도구의 비용 효율성을 높일 수 있습니다-.
링 레이저 자이로
링 레이저 자이로(RLG)는 우물의 방향을 결정하기 위해 다른 유형의 자이로를 사용합니다. 센서는 X, Y, Z축을 측정하기 위해 장착된 세 개의-링 레이저 자이로와 세 개의 관성-등급 가속도계로 구성됩니다. 속도나 북{4}}탐색 자이로보다 더 정확합니다. 설문조사를 하기 위해 설문조사 도구를 중지할 필요가 없으므로 설문조사가 더 빨라집니다. 그러나 링 레이저 자이로의 외부 직경은 5 1/4인치입니다. 이는 이 자이로가 7인치 이상의 케이스에서만 작동할 수 있음을 의미합니다(케이싱 설계 가이드 확인). 드릴 스트링을 통해 실행할 수 없는 반면, 속도 또는 북쪽{11}}탐색 자이로는 드릴 스트링이나 더 작은 직경의 튜브 스트링을 통해 실행할 수 있습니다.
구성요소
가장 간단한 형태의 링 레이저 자이로는 120-도 지점(모서리3)에 거울이 있는 3개의 헬륨-네온 레이저 보어를 위해 구멍을 뚫은 삼각형 유리 블록으로 구성됩니다3. 반-회전하는 레이저 빔 - 하나는 시계 방향이고 다른 하나는 시계 반대 방향으로 이 공진기에서 공존합니다. 어느 시점에서 광센서는 교차하는 광선을 모니터링합니다. 각 빔의 정확한 위상에 따라 서로 건설적으로 또는 파괴적으로 간섭합니다.
RLG가 중심축을 중심으로 정지(회전하지 않음)하는 경우 두 빔의 상대 위상은 일정하고 검출기 출력은 일정합니다. RLG가 중심축을 중심으로 회전하는 경우 시계 방향 및 시계 반대 방향-빔은 반대되는 도플러 편이를 경험하게 됩니다. 하나는 빈도가 증가하고 다른 하나는 빈도가 감소합니다. 검출기는 정확한 각도 위치와 속도를 결정할 수 있는 차이 주파수를 감지합니다. 이것을 사냑 효과라고 합니다.
측정되는 것은 각속도의 적분 또는 계산이 시작된 이후 회전된 각도입니다. 각속도는 비트 주파수의 미분입니다. 이중(구적) 검출기를 사용하여 회전 방향을 도출할 수 있습니다.
관성등급 자이로
석유 및 가스 분야에서 가장 정확한 측량 장비는 Ferranti 도구라고도 불리는 관성 등급 자이로입니다. 이는 항공우주 기술을 적용한 전체 항법 시스템입니다. 이 자이로의 정확도가 가장 높기 때문에 대부분의 측량 도구를 비교하여 각각의 정확도를 결정합니다. 이 장치는 안정화된 플랫폼에 장착된 3개의 속도 자이로와 3개의 가속도계를 사용합니다.
시스템은 플랫폼(플랫폼 리그)의 방향 변화와 이동 거리를 측정합니다. 우물의 기울기와 방향을 측정할 뿐만 아니라 깊이도 결정합니다. 와이어라인 깊이를 사용하지 않습니다. 그러나 10⅝인치 OD라는 훨씬 더 큰 치수를 가지고 있습니다. 결과적으로 13 3/8″ 이상의 케이스 크기에서만 실행할 수 있습니다.
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