автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Геонавигационные скважинные телеметрические системы на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур

На правах рукописи

ЛУТФУЛЛИН Рустам Ринатович

УДК 622.243.272.8:511.82:550.832

ГЕОНАВИГАЦИОННЫЕ СКВАЖИННЫЕ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ АКСЕЛЕРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ И МАЯТНИКОВЫХ СТРУКТУР

Специальность:

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность, научные исследования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ижевский государственный технический университет» (ГОУ ВПО «ИжГТУ»)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Миловзоров Г.В.

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки УР,

доктор технических наук, профессор Куликов В.А.

доктор технических наук, доцент Коловертнов Г.Ю.

Ведущее предприятие: АО НЛП «ВНИИГИС» (Республика Башкортостан, г. Октябрьский).

Защита состоится «2.7 » ЯНР{ИрЯ_2006 г. в /4 СЮ часов

на заседании диссертационного совета Д 212.065.04 в ГОУ ВПО «ИжГТУ» по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая 7, корп. 1.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, прошу выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «ИжГТУ».

Автореферат разослан « » декабря 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Бендерский Б.Я.

Я&Р6А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Одним из важнейших проблемных аспектов в области автоматизации бурения, в том числе проводки горизонтальных скважин (ГС) и боковых горизонтальных стволов (БГС), является синтез и практическое применение новейших информационных технологий в получении достоверной забойной информации - в первую очередь о пространственной ориентации бурового инструмента. Данные задачи решаются с помощью скважинных телеметрических систем (СТС).

Разработкой и созданием скважинных телесистем занимаются ряд отечественных организаций и зарубежных фирм. В последние годы в данной области достигнуты существенные результаты. Тем не менее, весьма актуальной остаются вопросы уменьшения габаритного диаметра скважинного прибора СТС и обеспечения при этом повышенных точностных показателей. Эти вопросы являются предметом проводимых интенсивных исследований на протяжении ряда лет среди исследователей и разработчиков инклинометрической аппаратуры.

При решении данной проблемы получены частные результаты в плане теоретических и экспериментальных исследований. Однако па сегодняшний день существует необходимость в систематизированных исследованиях в направлении обеспечения повышенной точности измерений путем использования трех-компонентных феррозондовых преобразователей азимута (ТФГТА) и трехком-понентных преобразователей зенитных и визирных углов с акселерометриче-скими датчиками (ТПЗВУ-А), а также применения алгоритмической коррекции погрешностей.

Критический анализ конструктивных особенностей скважинного прибора (СП) СТС, а также принципа действия акселерометров - как первичных измерительных преобразователей, показывает, что возникновение погрешностей измеренных информационных сигналов может быть обусловлено рядом причин, к основным из которых следует отнести нелинейность статических характеристик, отклоненияосей чувствительности акселерометров от осей ортонор-мированного базиса корпуса скважинного прибора СТС на малые угловые параметры и температурный дрейф измерительных каналов акселерометров и электронных блоков вторичного преобразования сигналов.

Алгоритмическая коррекция инструментальных погрешностей измеренных сигналов с акселерометров и феррозондов не представляет особых трудностей. Однако использующиеся при серийном производстве инклинометрической аппаратуры математическое и методическое обеспечение экспериментальных исследований не отвечают современным требованиям точности, предъявляемыми потребителями к данному виду оборудования.

Таким образом, в настоящее время в области разработки и создания инкли-нометрических систем существует ряд значительных достижений. В то же время дальнейшее развитие математического и методического обеспечения в области повышения точности определения угловых параметров пространственной ориентации траектории скважин и скважинных к день

является весьма актуальным, имеющим важное народно-хозяйственное значение в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации.

Цель работы - разработка научно обоснованных технических решений в области геонавигационных скважинных телеметрических систем, обеспечивающих повышенную точность измерений при контроле пространственной ориентации траектории скважин и скважинных объектов.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие задачи:

■ выполнить обзор и анализ известных технических решений в рассматриваемой области, определить наиболее перспективные тенденции в развитии скважинных телеметрических систем;

■ выполнить критический анализ факторов виляния на точностные показатели телеметрических систем, построенных па основе акселеромет-рических датчиков и маятниковых структур;

■ осуществить критический анализ достигнутых результатов в области математического моделирования телеметрических систем;

■ разработать обобщенные статические математические модели телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур;

■ разработать элементы методического обеспечения технологических процессов экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков от прямоугольной системы осей базиса корпуса скважинного прибора;

" разработать научно-обоснованные технические решения телеметрических скважинных систем и внедрить результаты исследований в производственных геофизических организациях.

Методы исследования. В работе для достижения цели и решения поставленных задач применялись методы теоретических и экспериментальных исследований.

При разработке обобщенных статических математических моделей телеметрических скважинных систем были использованы общая теория пространственной ориентации твердых тел и матричные методы.

Теоретические исследования полученных математических моделей проведены с помощью классической теории погрешности измерений, базирующейся на методах дифференциальных вычислений.

При сравнительном анализе разработанных обобщенных математических моделей и моделей, полученных из базовых при определенных допущениях, использовался метод вычислительного эксперимента.

Для выполнения вычислительных экспериментов и построения графиков использованы пакеты: Mathcad 2001, Microsoft Excel 2003.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена комплексным анализом обобщенных статических математических моделей и теоретическими исследованиями инструментальных погрешностей, а также результатами проведенных вычислительных экспериментов и моделирования на ЭВМ.

Использование аттестованных средств поверки инклинометрической аппаратуры (установка для калибровки инклинометров УКИ-1, автоматизированная установка для поверки инклинометров УАПИ-1М) и воспроизводимость результатов также подтверждают достоверность экспериментальных исследований.

Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждена их внедрением и практическим использованием в производственных геофизических организациях.

На защиту выносятся:

■ результаты критического анализа известных достижений в области создания телеметрических скважинных систем с определением тенденций их наиболее перспективного развития;

■ обобщенные статические математические модели телеметрических систем, основанных на акселерометрических датчиках и маятниковых структурах;

• сравнительный анализ погрешностей определения зенитного и визирного углов при реализации известных и разработанных обобщенных математических моделей ТНЗВУ-А,

■ разработанные элементы методического обеспечения технологического процесса экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков 01 прямоугольной системы осей корпуса скважинного прибора;

■ разработанные и внедренные научно-обоснованные технические решения, обеспечивающие повышенные точностные показатели телеметрических систем.

Научная новизна работы заключается в следующем.

В результате критического анализа известных решений в инклинометрии, а также анализа достигнутых результатов в области математического моделирования телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических систем и маятниковых структур, выявлено, что факторами доминирующего влияния на их точностные показатели являются отклонение осей чувствительности первичных преобразователей от осей прямоугольных базисов корпуса, нелинейность статических характеристик и неидентичнос гь коэффициентов преобразования, т.е. «разброс максимумов» сигналов с акселерометров При этом так же показано, что существующее математическое обеспечение определения искомых углов (зенитного и визирного) основано на ряде допущений, которые не могут обеспечить дальнейшее повышение точности измерений.

Впервые с помощью векторно-матричного аппарата получены обобщенные статические математические модели скважинных телеметрических систем на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур, учитывающие тригонометрические функции малых углов отклонения осей чувствительности акселерометров и осей одностепенных маятников от осей базиса корпуса скважинного прибора. При этом показано, что при определенных допущениях из полученных обобщенных моделей следуют, как частные решения, известные, полученные ранее, базовые модели.

В результате проведенного сравнительного анализа погрешностей определения зенитного и визирного углов СТС показано, что полученные математические модели позволяют снизить погрешности определения зенитного и визирного углов. Так, в результате проведенного вычислительного эксперимента впервые установлено, что предложенные обобщенные математические модели позволяют предельные погрешности, связанные с пропедурами вычисления зенитного и визирного углов, уменьшить на 2-3 порядка по сравнению с базовыми (известными, полученными ранее математическими моделями).

На основе полученных обобщенных математических моделей, учитывающих инструментальные погрешности, разработаны и предложены элементы методического обеспечения технологического процесса экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселе-рометрических датчиков от прямоугольной системы осей корпуса скважинного прибора.

Практическая ценность работы

Разработанные в работе математическое и методическое обеспечение позволяют решить важную научно-техническую задачу повышения точности вычисления искомых угловых параметров.

Предложенные обобщенные статические математические модели составляют основу общего алгоритма обработки результатов при вычислении зенитного и визирного углов по измеренным сигналам с акселерометров и сигналам, полученным с одностепенных маятников. На основе полученных результатов предложено развитие методики экспериментальных исследований СТС, практическое применение которой повышает точность определения корректирующих коэффициентов (малых угловых параметров).

Практическое применение полученных в работе результатов позволило решить одну из основных задач - обеспечения повышенных точностных показателей СТС при малых габаритах СП.

Реализация результатов работы. Научные положения диссертационной работы внедрены и используются в следующих геофизических организациях:

1. в Управлении «Ижгеофизсервис» ОАО «Татнефтегеофизика» (г. Ижевск);

2. в филиале «Центр горизонтального бурения» ООО «Бургаз» ОАО «Газпром» (г. Оренбург).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003 г.), 3-м научном симпозиуме «Высокие технологии в промысловой геофизике» (Уфа, 2004 г.), научно-техническом форуме с международным участием «Высокие технологии - 2004» (Ижевск, 2004 г.), 4-м научном симпозиуме «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе» (Уфа, 2005 г.).

Публикации. Результаты работы отражены в 8 научных публикациях, в том числе: 3 статьи в сборниках научных трудов, 1 статья в научно-техническом и производственном журнале «Датчики и системы», 1 - в мате-

риалах международных научно-технических конференций, 3 - в материалах научных симпозиумов.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 130 с. машинописного текста. В работу включены 38 рис., 12 табл., список литературы и приложения, включающие акты внедрения результатов работы в производственных организациях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности, формулировку цели и задач исследований, основные положения, выносимые на защиту, а также определяет содержание и методы выполнения работы.

В первой главе дано описание геонавигационных скважинных телеметрических систем. Проведен обзор и анализ каналов связи. Рассмотрены варианты исполнения первичных преобразователей и варианты построения преобразователей зенитного и визирного углов. Проведен обзор и критический анализ существующих информационно-измерительных систем для проведения инклино-метрии скважин, а также забойных телеметрических систем отечественного производства. Осуществлена постановка задач исследований.

Во второй главе рассматриваются вопросы разработки статических математических моделей телеметрических систем, построенных на основе акселе-рометрических датчиков и маятниковых структур.

Решения подобных задач базируются на известных математических методах общей теории пространственной ориентации твердых тел: методе аналитической геометрии и сферической тригонометрии, методе кватернионов и др. Но наиболее удобным при моделировании скважинных телеметрических систем с трехкомпонентными акселерометрическими датчиками является векторно-матричный математический аппарат, в соответствии с которым сложные пространственные вращения твердого тела разбиваются на отдельные плоские повороты базисов прямоугольных систем координат, а данным поворотам ставятся в соответствие матрицы направляющих конусов.

Применительно к-рассматриваемым СТС основным базисом Яо (0, Х0, Уо, г0) является базис, связанный с Землей, в котором ось Ог0 совпадает с направлением вектора ускорения свободного падения £, а плоскость ОХ0У0 - ориентирована горизонтально (рис. 1). При этом оси чувствительности акселерометров А*, Ау, А2 в идеальном случае совпадают соответственно с осями ОХо, ОУ0,

ои

При движении скважинного прибора СТС по траектории Ь осуществляется два плоских поворота, соответствующие преобразованиям базиса в и Л; в

К*

1) на угол 0 (зенитный угол) вокруг оси ОУ0, Яо —* ^;

2) на угол <р (визирный угол) вокруг оси 021, К-: К-2-

Здесь следует принять во внимание, что в результате первого поворота 9 (У) ось ОХ1 и ось 07( образуют вертикальную плоскость ОХ^, называемую плоскостью наклона скважины в точке М траектории Ь.

След пересечения плоскости ОХД и апсидальной плоскости (плоскости, перпендикулярной к траектории Ь в точке М) в инклинометр ни принимается за

Рис. 1. Преобразование базисов

Векгорно-матричное уравнение, соответствующее преобразованию базиса Ко в Я2 имеет следующий вид:

= ■ Ав(У) ' ' где |ГД(- вектор столбец проекций вектора §в основном базисе Л

матрицы направляющих косинусов, соответствующие последовательным плоским поворотам базиса вокруг оси ОУ0 на зенитный угол 0 и базиса Я] вокруг оси 021 на визирный угол <р.

Решениями векторно-матричного уравнения (1) являются известные, полученные ранее, системы скалярных трансцендентных уравнений связи и базовые статические математические модели трехкомпонентного акселерометрического преобразователя СТС:

gх = gy

g¡c=cosв■g

<р = агсЩ

~8х

в - агс1%

I 2~ г

У&е +8у

(2)

где - проекции вектора измеренные с помощью акселерометров

А« Ау, А2; % - величина модуля вектора #.

Данные базовые математические модели позволяют однозначно определить искомые зенитный (9) и визирный (ф) углы. Однако они являются идеальными и не учитывают инструментальных погрешностей.

В соответствии с общей теорией погрешностей измерений выражения погрешности измерения визирного угла Дф и зенитного угла Д9 по моделям (2), после их дифференцирования, будут иметь вид (3).

&<Р = —т • (&gy cos <p + Agx sin <p)

sine/ ' i (3)

А в = cos в ■ (Дgy sin q> + Agx cos <p) - sin в ■ Ag

Анализ конструктивных особенностей скважинного прибора СТС, а также принципа действия акселерометров, как первичных измерительных преобразователей, показывает, что возникновение погрешностей измеренных информационных сигналов Agi(i=x, у, z) может быть обусловлено рядом причин, к основным из которых следует отнести:

- отклонение модуля |gl^^Tg,2 от единицы при выполнении операций

нормирования сигналов g¡ в соответствии с динамическими диапазонами их измерения;

- нелинейность статических характеристик акселерометров;

- отклонения осей чувствительности акселерометров Al(i=x> у, 2) от осей орто-нормированного базиса корпуса скважинного прибора СТС на малые угловые параметры 8¡, ае, a¡ (рис. 2);

- температурный дрейф сигналов с акселерометров и электронных блоков вторичного преобразования сигналов.

Рис. 2. Отклонения осей чувствительности акселерометров А,0=х, у, г) от осей базиса корпуса скважинного прибора СТС

Таким образом, для решения общей задачи снижения погрешности измерения сигналов с акселерометров вполне определенный интерес представляют следующие аспекты.

1. Коррекция погрешностей, обусловленных неидентичностью коэффициентов преобразования акселерометров.

2. Коррекция систематических погрешностей обусловленных параметрами 8,, ж, о}, где

• бх - угол отклонения оси чувствительности акселерометра Ах от оси ОХ2 в плоскости ОХ272;

•5У - угол отклонения оси чувствительности акселерометра Ау от оси ОУ2 в плоскости оу2%2',

• аг - угол отклонения оси чувствительности акселерометра Ах от оси ОХ2 в плоскости ОХ2Уг;

• О] - угол отклонения оси чувствительности акселерометра Аг от оси OZ2 в плоскости ОХ^;

• с2 - угол отклонения оси чувствительности акселерометра Ах от оси в плоскости ОУг^.

3. Коррекция погрешностей связанных с температурным дрейфом измерительных каналов акселерометров и электронных блоков вторичного

преобразования сигналов.

Разброс коэффициентов передачи каналов преобразования сигналов с акселерометров, приводящих к условию Ф1, могут быть скомпенсированы при алгоритмической обработке результатов измерения.

В общем случае выражения погрешностей Д<р и Д9 представляют собой функциональные зависимости:

Ь<р = М9,<р,Ь,,81У,

где Д, (г=х, у, г) и 6, (г=х, у, ■£) соответственно погрешности измерения сигналов и погрешности измерений максимальных значений сигналов с акселерометров. Данные погрешности £,(1=х, у, г) обусловлены неидентичностью коэффициентов преобразования акселерометров. Для их анализа были заданы начальные условия и сделаны следующие допущения:

1. статическая характеристика акселерометров - линейная;

2. выходные сигналы - разнополярные;

3. аддитивные погрешности А1/0 =0;

4. динамические диапазоны выходных сигналов е };

5. коэффициенты преобразования акселерометров - неидентичные,

т.е. кх = и„ШК\ ку = ТЗЩIVт\к2 = иш Шя\кхФкуФк,.

На рисунке 3 представлены статические характеристики акселерометров Л,0=х, у,г) в соответствии с принятыми допущениями.

При условии кх=ку=к2=1 базовая система уравнений связи и базовые

математические модели имеют вид идентичный (2).

Характеристики преобразования сигналов с акселерометров при измерении пространственной ориентации корпуса ТПЗВУ-А определяются следующими уравнениями (5).

На рис. 4 в качестве примера показаны статические характеристики сигналов с акселерометров Ах и Ау при условии * ищ,-

Рис. 3. Статические характеристики акселерометров А, ^

У.г>

и = = -[/ • с08 <р *шв

я

У'ту ' 8 у

= и зт^яш^

(5)

и иш-8* =и тв

£

После преобразования уравнений статических характеристик (5) с учетом базовых моделей (2) и при известных базовые модели имеют вид:

и, и„

-V „у их

Еу

(6)

Пл.

Полученные базовые модели (6) являются идеальными и характеризуют ТПЗВУ-А, в котором не учитываются погрешности измерения сигналов с акселерометров и погрешности измерения максимальных значений сигналов акселерометров. При создании инклинометрической аппаратуры и разработке программно-алгоритмического обеспечения необходимо учитывать данные погрешности.

Рис. 4. Примеры статических характеристик сигналов с акселерометров Ах и Ау

В соответствии с теорией погрешности измерений выражения погрешности измерения визирного угла Дер и зенитного угла Д9 определяются следующим образом:

(=1 ои,

После подстановки выражения С/ (5) в выражения (6), аналитические зависимости погрешностей определения зенитного и визирного угла от измеренных сигналов с акселерометров и максимумов сигналов акселерометров примут вид:

1

Д <р =

и^-Уту * «П0

Ав = -

СО&0

■ст<р + Ьхитуъш<р + + 5тв ъшф са&ф (61С-иту +8у -иш)

(7)

где Д,, Ау и Аг - погрешности измерения сигналов с акселерометров Ах, Ау и Аг\

8Х> 8у и 8г - погрешности определения максимальных значений сигналов

с акселерометров А„ Ау и Аг.

Полученные аналитические выражения представляют обобщенные модели погрешностей измерений Аср и Ав искомых углов в ТПЗВУ-А в виде функциональных зависимостей:

- ЛУт» \о-х,у,!)>Як1=х,у,1)><Р>0] ■

Уравнения (7) можно представить также и в следующем виде:

>

V ж • и щ, ■ вт в

•[Л

у и тх

С05 <р + ДЛ

■иту -зт,

А0 =

А<р =

соя в

иш-и^-и^

ит '(итх »Юр'Ду-и -СОвр-Д,)-

■ [$т<р■ сое<р■ (8Х ■ и^ + 8у-и„)]

Д0 =

соб в • 5т в

ит1 ■ эт2 <р - 8+ и - сое2 <р ■ 8Х) +

+ иш-ия9-сялв-8г

(9)

Анализ полученных выражений (8) показывает, что при условии ит = II„у = ит = 1 погрешности А(р и Ав приобретают вид известных выражений (3).

Таким образом, в результате математического моделирования и анализа погрешностей Аср и Ав в ТПЗВУ-А, обусловленных неидентичностью коэффициентов преобразования у т.е. «разбросом максимумов» сигналов ^т(1=х,у,г) с акселерометров, установлено, что погрешности априор-

ного (на этапах калибровки инклинометрической аппаратуры) определения значений иш(1=х у ^ являются существенными. Поэтому в плане обеспечения

высоких точностных показателей СТС необходимо учитывать параметры кц 1=х> у при алгоритмической обработке результатов измерений.

Для обеспечения высоких метрологических характеристик аппаратуры также необходимо осуществлять алгоритмическую коррекцию инструментальных погрешностей.

Поскольку при ненулевых значениях параметров 5Р се, а) оси чувствительности каждого из акселерометров у ^ образуют свой ортогональный базис

(рис. 2), то их следует рассматривать отдельно. При этом общие векторно-матричные уравнения (1) примут следующий вид:

8ах= л8х{у)'4г(2) ' Ар(2) • Ай(у) ■

(Ю)

%Аг = Лт,« ■ 4г2(у)'•■А0(у) . В результате решения векторно-матричных уравнений (10), относительно соответствующих проекций (я, для ¡£л ; #„для для ¿>А ), система ска-

X У у I

лярных уравнений связи примет следующий вид:

gx =созбх • (-сое<р■ соех + вшж• зт<р) ■ вт # -бт8Х ■ собв gy = сояду ■ этр • вт^+зт^ • сов в

g2 = сое• соэо2 соз^-зтб^зто"! • эт +эш сг2 -соар-гоъо2) где у^ - приведенные значения измеряемых сигналов с акселеро-

, (И)

метров, т.е. |g,-(l-=x^z)

<1.

Система уравнений (11) является новой, получена автором впервые и представляет собой совокупность скалярных трансцендентных уравнений. Кроме того, данная система уравнений является обобщенной, из которой следуют как частные решения известные системы уравнений, полученные ранее на различных этапах развития инклинометрии.

Система уравнений (11) является основополагающей при синтезе статических математических моделей ТПЗВУ-А, позволяющих с определенной точностью выражать аналитические зависимости искомых углов q> и в от измеряемых сигналов с акселерометрических датчиков. Степень адекватности данных математических моделей непосредственно определяется принимаемыми допущениями, которые также формулируются на этапах проектирования в зависимости от предъявляемых требований к инклинометрической аппаратуре, и в первую очередь от принимаемых технических средств обработки результатов измерений и от требований к метрологическим показателям.

Синтез обобщенных математических моделей ТПЗВУ-А был выполнен с помощью метода определителей.

Для этого система уравнений (11) была представлена в виде линейного уравнения отдельно для каждого акселерометра.

Аналитическое выражение сигнала с акселерометра Ах имеет вид:

gx=(cosóx -cosas)-x + (cosSx •sin®)'y-sin¿?x -z, для акселерометра Ау уравнение связи будет иметь следующий вид: gy = 0-x+cosSy -у+sinSy-z,

аналогично выглядит уравнение связи для акселерометра Аг\

g2 = sincr2 х-eoscr2-sincr,-y + eoscr2 ■ cose, • z, Тогда результирующая система уравнений примет следующий вид:

gx=ax + by + cz gy = dx + ey+Jz gz = kx + ly + mz\

(12)

X -cos^-sin# а = eos 8X ■ eos se d = o к = sin cr2

где У = sinpsintf ; ь = cosí, • sú12c ■; e = cosíy •;/ = - coso"2 -sino"!

z eos <9 с = -sin Sx / = siníy m = cos£72 • cosctj

В соответствии с базовой моделью (2) искомые углы ери в определяются следующим образом:

у

tg<p = — -х

tg6 =

-VZ+Z

(13)

где х = z — , а Д и Д,- - определители результирующей сис-

темы уравнений (13).

После нахождения определителей и их подстановки система уравнений (13) примет вид:

gx(svaSy-sm<T2)+

+g у ■ (cosSx ■ cosae • coscr2 ■ cosa, -t-sin^ -зш<т2)-- g. • (cos5X ■ cosae -sin^)

У Av

-x -ax

gx ■ (cosây ■ coso2 ' cosoj + sin S ■ cosct2 ■ sin Oj) + +g y ■ (sin^ • co&oj ' sin<Tj - œsSx • sinae • cosct^ ■ cosctj) + + gz • (cos^ ■ sinse • sin^+srná^. • cos^)

tg6

gx ■ (cosSy • cos£T2 • cosctj + sin5y ■ cosa2 ■ sincr,) + g y ■ (sin <5, • cos(72 • sine, - COsSx • sin® ■ cos<r2 • coso] ) + g, ■ (cos&j • sinac • sin <5^ +sin5xcos<5>,)

gx •(sin<?>,'Sino-2)+

+gy ■ (COSSx ■ COS2C- COSCT2 • COSO, + sin(5^ • sino-j) -

l2

Az

(14)

~gx-(cosSysma2)+

+gy ■ (cosSx • sinae ■ sin<72 + cos8X ■ cosae • cosct2 • sino,)+ +g. • (cosSx ■ cosas • cos^)

Система уравнений (14) является базовой математической моделью, с помощью которой определяются искомые зенитный {в) и визирный (<р)углы.

Если принять допущение: sin• sincr, «О, a sin¿>, « , то после преобразования базовые модели (14) будут иметь упрощенный вид:

у Aу Sy' cosSx ■ cosas coscr2 • coscr, -8ygz- zos8x ■ cosas

-x -Ax

gx ■ cosSy ■ cosa2 ■ coscr, -

-ae-gy-cosóx • cosa2 ■ coscr, +ôx-gz-cosôy

gx ■ cos^, • cos<T2 • coso-, - as • gy • cos8X ■ coscr2 • coscr, + + Sx-gzcosSy

■¡Ax2 +Ay2 | + ' cos4 • cosae • cos<j2 ■ cosa, -5ygz- cos^ • cosae]2

Дz

-cr2gx соsSy +<ri -gycosôxcosxcosa2 + +g2 ■ cos5X • cosae • cos<5y Если сделать второе допущение cos8у,а, «1, то система уравнений (15)

Ц15)

примет вид известной системы уравнений связи сигналов с акселерометров Ац1=х у 2) с параметрами отклонений осей чувствительности акселерометров от осей корпуса СТС.

tg<p = JL=bL =_gy-8y-8* _

-х -Дх ~(gx-*-gy+Sx-gz)

íg9 ^ + а7 -z-Sy+óx ■ Sz? + (gy - 8У ■ gzf

Az gz-02-8x+<*\-gy

(16)

Данпые математические модели составляют основу алгоритмической обработки сигналов с преобразователей СТС, что позволяет обеспечить повышенные точностные характеристики СТС.

Задача математического моделирования телеметрических систем на основе маятниковых структур аналогична задаче моделирования СТС на основе аксе-лерометрических датчиков.

На рис. 5 представлена схема преобразователя зенитного и визирного углов (ПЗВУ) в виде трех ортогональных одностепенных маятников. Базис Ro (О, Хо, Y0, Zo) связан с корпусом ПЗВУ. Базис R) (О, Хь Y|, Z¡) связан с первым маятником Мь причем ось ОХ] направлена вдоль оси вращения маятника. Базис R2 (О, Х2, Y2, Z2) связан с вторым маятником М2; ось OY2 направлена вдоль оси вращения маятника. Базис R3 (О, Х3, Y3, Z3) связан с третьим маятником М3; ось OY3 направлена вдоль оси вращения маятника.

Оси вращения всех трех маятников в идеальном случае образуют прямоугольную систему координат, совпадающую с осями базиса корпуса Ro (О, Хо, Yo, Zo).

Для получения статических математических моделей данного ПЗВУ используем векторно-матричный метод.

Для первого маятника Mj результирующее векторно-матричное уравнение, соответствующее пространственному положению его базиса, имеет вид:

За, = Л-1/?, (X) ■ Аф) • Ат ■ g^, (17)

где A'\tX) - матрица отрицательного поворота маятника вокруг своей оси OXi на угол Д при его ориентации в гравитационном поле под действием устанавливающего момента.

Учитывая физическую природу одностепенного маятника ориентироваться по вектору G, можно отметить, что при любом пространственном положении корпуса ПЗВУ проекция Gn в базисе R! будет равна нулю, т.к. ось OYi всегда будет сохранять горизонтальное положение (рис.5). Поэтому в соответствии с уравнением (18) для первого маятника справедливо равенство eos Д • sin р • sin 0 - sin Д • eos # - О

откуда следует связь угла поворота первого маятника Д с углами в и <р:

tg(3x = sin ■ tg6. (18)

Аналогичным образом выражаются уравнения связи для второго и третьего

Рис. 5. Кинематическая схема ПЗВУ в виде трех ортогональных маятников

маятника.

Таким образом, уравнения связи для всех трех маятников в рассматриваемом ПЗВУ составляют следующую систему

ígfil = эт р •

= сопрев-. (19)

Конструирование, изготовление элементов механики и сборка ПЗВУ связаны с точностью технологических процессов производства и возможными отклонениями в пределах определенных допусков, что приводит к возникновению инструментальных погрешностей измерения. Таким образом, определенный интерес, в плане повышения точностных показателей ПЗВУ данного типа, представляет задача получения обобщенных математических моделей учитывающих инструментальные погрешности и анализ степени их влияния.

Для ПЗВУ на основе трех ортогональных маятников источниками инструментальных погрешностей, так же как и в ТПЗВУ-А, являются:

• 5Х и 5У - углы неортогональной установки осей вращения первого и второго маятников по отношению к базису Я] соответственно в плоскостях ОХй и ОУ^ь

• ае - угол неортогональной установки оси вращения второго маятника по отношению к базису Л2 в плоскости ОУ2Х2;

• 0( и Ог - углы неортогональной установки третьего маятника по отношению к базису Я2 соответственно в плоскостях ох3г3 и оу3г3.

При решении данной задачи наиболее целесообразно также использовать

векторно-матричный математический аппарат. Поскольку каждый из маятников образует свой базис, то их (аналогично с ТПЗВУ-А) следует рассматривать отдельно с составлением соответствующих результирующих матриц.

Векторно-матричные уравнения для каждого из маятника будут иметь вид:

= ■ ' А»м ' Аед • SR.

8л, - (X)' • А«м 'IR,

8а, - А ' Дг,(*>' ' ' ■ Sr.

(20)

где - вектор-столбец проекций вектора £ в базисах маятников Л,; -вектор столбец проекций вектора # в основном базисе Д,; Ат - матрицы направляющих косинусов и матрицы малых вращений, соответствующие последовательности отдельных плоских поворотов основного базиса на углы г вокруг А>ых осей.

Выполнив преобразования в первом уравнении системы (20) получим статические математические модели:

<р = arctg

в = arctg

tgA- (

cos&.

cosae

-tgfi2 * sin 8X • cos бу)~ tgfii -cos ó' -tgx

cos S

tgp2 ■ (tgfr----— • sin 8у — cos 8 )

cos® '

\tgfa (-—-tgfc ■sm8x-cos8y)-tgfi2-cos8y-tgsf +

cosas

-cos£ )]

■ (21)

cos3s

Полученные выражения (21) являются обобщенными статическими математическими моделям ПЗВУ по кинематической схеме трех ортогональных маятников, из которых как частные решения при условии 8Х = 8у - сг, = а2 = ае = 0 следуют ранее полученные базовые модели (19).

Данные обобщенные математические модели учитывают комплекс параметров в виде функций синусов и косинусов малых углов отклонений (5J5 ае, Cj) осей чувствительности первичных преобразователей от осей базиса корпуса СП и позволяют повысить точность вычисления искомых зенитного и визирного углов.

В третьей главе выполнен анализ обобщенных статических математических моделей для СТС на основе акселерометрических датчиков (14-16) и для СТС на основе маятниковых структур (19, 21). Приведены результаты проведенного вычислительного эксперимента, целью которого являлось определение математических моделей, учитывающих малые угловые параметры 5J; аз, <т, и обеспечивающих наименьшие погрешности при вычислении искомых величин - зенитного и визирного углов.

При проведении вычислительного эксперимента для сравнительного анализа математических моделей задавались угловые параметры 6J; аг, о,, одинаковые для всех исследуемых моделей.

При заданных значениях зенитного (<рэ) и визирного (в3) углов с шагом 5 градусов вычислялись значения входных сигналов с акселерометров По полученным моделям (14-16) и (19, 21), с учетом угловых параметров аг и о,, вычислялись искомые параметры <рв и 0„ (вычисленные значения).

Вычисленные зенитный и визирный углы сравнивались с заданными значениями. Полученные погрешности вычислений фиксировались для дальнейшего анализа.

Анализ полученных экспериментальных данных, показывает, что математические модели (14) и (21), учитывающие малые угловые параметры ае, обеспечивают наименьшие погрешности при вычислении искомых величин -зенитного и визирного углов.

Таким образом, полученные обобщенные статические математические модели (14) и (21) учитывающие отклонения осей первичных преобразователей от осей ортонормированного базиса корпуса скважинного прибора СТС на малые угловые параметры 8Р ае, 0, позволяют добиться минимальной шлрешности определения зенитного и визирного углов. Данные математические модели составляют основу алгоритмической обработки сигналов с преобразователей СТС, что обеспечивает повышенные точностные характеристики современных СТС.

В четвертой главе рассмотрены вопросы структурного построения СТС с акселерометрическими датчиками и вопросы экспериментальных исследований дополнительной температурной погрешности акселерометрических датчиков в микроэлектронном исполнении АОХЬ-203, дается описание методики экспериментальных исследований и калибровки СТС.

На рис. 8 приведена общая структура СТС. Основными элементами глубинного блока ГБ являются: скважинный источник питания (СИП), микроконтроллер (МК), 16-ти разрядный АЦП, устройство опроса и передачи информации (УОПИ), датчик температуры (ДТ); трехкомпонентный феррозондовый преобразователь азимута (ФПА), трехкомпонентный преобразователь зенитного и визирного углов (ТПЗВУ).

75П-

-Т

=>

cz>

w

~НиБ I-J « I

—Г-1 1-

те I

~Т—1

I мГ>!

"7ч .ТУТ.

-II

ВТ

iïïj—1

Рис.8. Структура скважиной телеметрической системы

Внешний вид ТПЗВУ выполненного на акселерометрах ADLX-203 (Analog Devices), а также блока датчиков скважинного прибора приведены на рис. 9-10. Чувствительные элементы акселерометров ADXL-203 расположены в корпусе во взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом направление оси чувствительности акселерометра Az совпадает с осью скважинного прибора, а оси акселерометров А-, и Ау находится в плоскости, перпендикулярной оси вращения прибора вокруг собственной оси.

Рис. 10. Внешний вид блока датчиков в корпусе телеметрической системы

В ПЗУ скважишюго микроконтроллера записывается специализированное программное обеспечение, которое управляет его работой в соответствии с алгоритмом (ПО 1).

Микроконтроллер МК поочередно опрашивает датчики ТПЗВУА и ФПА. Измеренные сигналы с ТПЗВУ, пропорциональные трем проекциям вектора ускорения свободного падения ОХ, ОУ и (з7. - через АЦП подаются в микроконтроллер МК. Время опроса трех датчиков составляет порядка 0,1 сек.

Полученные данные записываются в буфер МК. В буфере МК хранятся последние 254 значения сигналов с соответствующих датчиков. По команде устройства опроса и передачи информации УОПИ в МК производится усреднение каждого из измеренных сигналов. Затем обработанные данные передаются на устройство опроса и передачи информации УОПИ.

По каналу связи (КС) информация с глубинного блока поступает на интерфейсный блок (ИнБ), где она преобразуется в стандарт ЯБ-485. По КС также осуществляется подача напряжения на скважинный источник питания (СИП) глубинного блока.

С ИнБ по интерфейсу 118-232 информация поступает на персональный компьютер (ПК). В ПК производится окончательная обработка и регистрация информации средствами интерфейсного программного обеспечения П02 (рис. 8). При этом осуществляется отображение на экране ПК необходимых параметров: азимута, зенитного и визирного углов, температуры, глубины, давления и дополнительных геофизических и технологических параметров.

При необходимости с ИнБ информация по кабелю передается на пульт бурильщика (ПБ), который размещается в зоне непосредственного обзора персонала буровой бригады на устье скважины. При этом на ПБ, предназначенном для контроля траектории скважины и ее оперативной коррекции, отображаются цифровые значения азимута, зенитного и визирного углов. Один из вариантов визуализации данных показан на рис. 11.

Рис. 11. Внешний вид отображения данных на ПБ

При построении скважинных телеметрических систем важной представляется также задача исследования дополнительной температурной погрешности.

В данной работе приведены результаты температурных испытаний СТС на основе акселерометрических датчиков АОХЬ-203, а также предложена методика алгоритмической коррекции дополнительной температурной погрешности.

Для исследования телеметрических систем и определения численных значений инструментальных погрешностей обусловленных отклонением осей чувствительности акселерометров у от осей ортонормированного базиса корпуса скважинного прибора СТС на малые угловые параметры эг, используются специальные установки и поворотные столы для инклинометров.

Для определения корректирующих коэффициентов телеметрической системы с трехкомпонентными акселерометрическими датчиками так же разработаны элементы методики (последовательность экспериментальных и вычисленных операций при определении численных значений корректирующих коэффициентов для инклинометров).

Обобщенные функциональные зависимости для сигналов ПЗВУ с учетом 8Х> 8у, се, <71, сг2 имеют вид (14).

Основные этапы и уравнения связи методики определения корректирующих коэффициентов приведены в таблице 1.

Таким образом, с помощью предложенной методики коррекции температурных погрешностей и определения численных значений угловых параметров отклонения осей чувствительности акселерометров от осей базиса корпуса решаются поставленные задачи математического и методического обеспечения технологического процесса калибровки телеметрических систем на этапах экспериментальных исследований метрологических характеристик.

Таблица 1

Элементы методики определения корректирующих коэффициентов

№ Порядок выполнения калибровочных операций Определяемый параметр

1. Установить ТС в поверочную установку, задать 9=0° и измерить сигналы 5Х = агс5ш( -£,)] <У, = агс$¡п^у) }

2. Выставить 0=90°. Вращением корпуса ТС вокруг собственной оси выставить ф=0° по сигналу йУ=0. Измерить сигнал gz сг 2 = ~аггат(-2-£г)

3. Выставить 9=90° и <р=90°. 3.1. Измерить сигнал & 3.2. Измерить сигнал / \ эг = агсБш * ст, =arcsm(-gz)

Заключение

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие основные результаты и выводы.

1. Обзор и анализ известных технических решений в области инклиномет-рии показал, что наиболее перспективным направлением в развитии скважин-ных телеметрических систем является построение измерительной части современных СТС в виде трехосевого акселерометра-магнитометра.

2. Анализ факторов, влияющих на точностные показатели телеметрических систем, выявил, что основными источниками погрешностей измерений являются малые угловые параметры отклонения осей чувствительных элементов от осей ортонормированных базисов корпуса СП, а также нелинейность их статических характеристик и температурный дрейф первичных преобразователей.

3. Выполнен анализ, в результате, которого установлено, что ранее полученные обобщенные математические модели не обеспечивают необходимого уровня точности, соответствующего современным требованиям, предъявляемым потребителями к СТС.

4. В результате математического моделирования и анализа погрешностей в ТПЗВУ-А, обусловленных неидентичностью коэффициентов преобразования, т.е. «разбросом максимумов» сигналов с акселерометров, установлено, что погрешности априорного (на этапах калибровки ияклинометрической аппаратуры) определения значений вносят существенный вклад в общую результирующую погрешность определения искомых зенитного и визирного углов.

5. Разработаны обобщенные статические математические модели телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур, в которых учитывается комплекс параметров в виде функций синусов и косинусов малых углов отклонений (5j, ж, oj) осей чувствительности первичных преобразователей от осей базиса корпуса СП.

6. Проведен вычислительный эксперимент, в результате которого установлено, что предложенные обобщенные математические модели, учитывающие малые угловые параметры 5j; аг, oj, обеспечивает наименьшие погрешности при вычислении искомых величин - зенитного и визирного углов в сравнении с предложенными ранее, известными математическими моделями.

7. Разработаны элементы методического обеспечения технологических процессов экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков от прямоугольной системы осей базиса корпуса скважинного прибора

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производственных геофизических организациях.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях

1. И.А.Галихеев, Г.В.Миловзоров, Лутфуллин P.P. Обобщенные математические модели забойных телеметрических систем с трехкомпонентными ферро-зондовыми и акселерометрическими датчиками// Информационные технологии в инновационных проектах: Труды IV международной научно-технической конференции, 2003.-В 4ч.-Ч. 2. Изд-во: ИжГТУ. - Ижевск, 2003. - С. 52-54.

2. Лялин B.E., Миловзоров Д.Г., Лутфуллин Р.Р. АлгоритмитасваяЧгор-рекция погрешностей измерений в инклиномегрических системах с трехкомпо-нентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками // Высокие технологии в промысловой геофизике. Тезисы докладов 3-го научного симпозиума. Уфа, 2004. - С. 63-65.

3. Лутфуллин Р.Р., Миловзоров Д.Г. Обобщенные математические модели инклиномегрических систем с трехкомпонентными акселерометрическими датчиками. // Проблемы геологии, геофизики, бурения и добычи нефти. Сборник статей аспирантов и молодых специалистов. Уфа, 2004. - С. 56-61.

4. Лялин В.Е., Миловзоров Д.Г., Лутфуллин Р.Р. Применение кватернионов в задачах математического моделирования инклиномегрических систем с трехкомпонентными феррозондовыми и акселерометрическими датчиками // Математическое моделирование и интеллектуальные системы: Тематический сб. науч. тр. Екатеринбург-Ижевск: ГО УрО РАН, 2004. - С. 15-19.

5. Лялин В.Е., Лутфуллин Р.Р., Миловзоров Д.Г. О применении теории матриц в математическом моделировании инклиномегрических систем с трехкомпонентными акселерометрическими датчиками // Датчики и системы, №1. Москва, 2005.-С. 21-24.

6. Лутфуллин Р.Р., Миловзоров Д.Г. Матричный и кватернионный методы моделирования инклиномегрических систем на основе одностепенных маятников и акселерометрических датчиков. // Научный симпозиум «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе». Тезисы докладов научного симпозиума. Уфа, 2005. - С. 101-102.

7. Миловзоров Г.В., Лутфуллин Р.Р. Применение акселерометрических датчиков ADXL-203 в инклинометрических системах// Научный симпозиум «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе». Тезисы докладов научного симпозиума. Уфа, 2005. - С. 103-104.

8. Лялин В.Е., Миловзоров Д.Г., Лутфуллин Р.Р. Исследование статических характеристик феррозондовых преобразователей в опорном магнитном поле. // Научный симпозиум «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе». Тезисы докладов научного симпозиума. Уфа, 2005. - С. 105-106.

Отпечатано в авторской редакции с оригинал-макета заказчика

Подписано в печать 27.12.2005. Формат 60x84/16. Тираж 100 экз. Заказ № 2093.

Типография ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 4.

i

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИЗВЕСТНЫХ РАБОТ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ И СОЗДАНИЯ СКВАЖИННЫХ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1.1. Обзор скважинных телеметрических систем.

1.2. Критический анализ достигнутых результатов в области математического моделирования СТС.

1.3. Преобразователи зенитного и визирного углов на основе акселерометрических датчиков АБХЬ-203.

1.4. Каналы связи телеметрических систем в бурении.

1.4.1. Проводной канал связи.

1.4.2. Электромагнитный канал связи.

1.4.3. Гидравлический канал связи.

1.4.4. Акустический канал связи.

1.5. Постановка задач исследований.

Результаты и выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СКВАЖИННЫХ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

2.1. Общий подход и задачи математического моделирования.

2.2. Анализ погрешностей ТПЗВУ-А, обусловленных неидентичностью коэффициентов преобразования акселерометров.

2.3. Разработка обобщенных математических моделей СТС с акселерометрическими датчиками.

2.4. Разработка обобщенных математических моделей ПЗВУ по кинематической схеме с одностепенными ортогональными маятниками.

Результаты и выводы.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ ОБОБЩЕННЫХ СТАТИЧЕСКИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.

3.1. Анализ обобщенных статических математических моделей ТПЗВУ-А.

3.2. Анализ обобщенных статических математических моделей ПЗВУ по кинематической схеме с одностепенными ортогональными маятниками.

3.3. Анализ полученных математических моделей.

Результаты и выводы.

ГЛАВА 4. СТРУКТУРНОЕ ПОСТРОЕНИЕ ГЕОНАВИГАЦИОННЫХ СКВАЖИННЫХ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ЭЛЕМЕНТЫ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И КАЛИБРОВКИ.

4.1. Структурное построение современных скважинных телеметрических систем с акселерометрическими датчиками.

4.2. Исследование дополнительной температурной погрешности акселерометрических датчиков ADXL-203.

4.3. Элементы методики экспериментальных исследований и калибровки СТС.

Результаты и выводы.

Актуальность. Развитие нефтегазовой отрасли является одним из приоритетных направлений отечественной экономики. Нефтегазовый комплекс России — один из крупнейших в мире, заключающий в себе 11 — 13% мировых запасов нефти и 25% газа.

Большинство месторождений России разрабатываются с начала 60-х годов. К сожалению, в настоящее время значительная часть из них вышла на позднюю стадию разработки с падающей добычей.

Одним из непременных условий достижения стабилизации и развития добычи нефти является дальнейшее внедрение в производство передовых технологий, разработка новых методов повышения нефтеотдачи пластов, а также комплексных технологий освоения трудноизвлекаемых запасов.

В последние годы наиболее перспективным методом интенсификации добычи нефти, полноты ее извлечения из недр признана разработка месторожде ний с применением горизонтальных скважин и боковых горизонтальных стволов (ГС и БГС).

Анализ показал, что при внедрении ГС среднедействующий фонд скважин сокращается в 7—8 раз, а их дебит возрастает в 3—7 раз.

Одним из важнейших проблемных аспектов в области автоматизации бурения, в том числе проводки ГС и БГС, является синтез и практическое применение новейших информационных технологий в получении достоверной забойной информации - в первую очередь о пространственной ориентации бурового инструмента. Данные задачи решаются с помощью скважинных телеметрических систем (СТС).

Разработкой и созданием телесистем занимаются ряд отечественных организаций и зарубежных фирм. В последние годы в данной области достигнуты существенные результаты. Тем не менее, весьма актуальной остаются вопросы уменьшения габаритного диаметра скважинного прибора СТС и обеспечения при этом повышенных точностных показателей. Эти вопросы являются предметом проводимых интенсивных исследований на протяжении ряда лет среди исследователей и разработчиков инклинометрической аппаратуры.

При решении данной проблемы достигнуты частные результаты в плане теоретических и экспериментальных исследований. Однако на сегодняшний день существует необходимость в систематизированных исследованиях в направлении обеспечения повышенной точночности измерений путем использования трехкомпонентных феррозондовых преобразователей азимута (ТФПА) и акселерометрических преобразователей зенитных и визирных углов (ТПЗВУ-А), а также применения алгоритмической коррекции погрешностей.

Критический анализ конструктивных особенностей скважинного прибора (СП) СТС, а также принципа действия акселерометров - как первичных измерительных преобразователей, показывает, что возникновение погрешностей измеренных информационных сигналов может быть обусловлено рядом причин, к основным из которых следует отнести нелинейность статических характеристик, отклонения осей чувствительности акселерометров от осей ортонор-мированного базиса корпуса скважинного прибора СТС на малые угловые параметры и температурный дрейф измерительных каналов акселерометров и электронных блоков вторичного преобразования сигналов.

Алгоритмическая коррекция инструментальных погрешностей измеренных сигналов с акселерометров и феррозондов не представляет особых трудностей. Однако использующиеся при серийном производстве инклинометрической аппаратуры математическое и методическое обеспечение экспериментальных исследований не отвечают современным требованиям точности, предъявляемыми потребителями к данному виду оборудования.

Таким образом, в настоящее время в области разработки и создания инк-линометрических систем существует ряд значительных достижений. В то же время дальнейшее развитие математического и методического обеспечения в области повышения точности определения угловых параметров пространственной ориентации траектории скважин и скважинных объектов на сегодняшний день является весьма актуальным, имеющим важное народно-хозяйственное значение в топливно-энергетическом комплексе Российской Федерации.

Цель работы - разработка научно обоснованных технических решений в области геонавигационных скважинных телеметрических систем, обеспечивающих повышенную точность измерений при контроле пространственной ориентации траектории скважин и скважинных объектов.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следующие задачи: выполнить обзор и анализ известных технических решений в рассматриваемой области, определить наиболее перспективные тенденции в развитии скважинных телеметрических систем; выполнить критический анализ факторов виляния на точностные показатели телеметрических систем, построенных на основе акселеромет-рических датчиков и маятниковых структур; осуществить критический анализ достигнутых результатов в области математического моделирования телеметрических систем; разработать обобщенные статические математические модели телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур; разработать элементы методического обеспечения технологических процессов экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков от прямоугольной системы осей базиса корпуса скважинного прибора; разработать научно-обоснованные технические решения телеметрических скважинных систем и внедрить результаты исследований в производственных геофизических организациях.

Методы исследования. В работе для достижения цели и решения поставленных задач применялись методы теоретических и экспериментальных исследований.

При разработке обобщенных статических математических моделей телеметрических скважинных систем были использованы общая теория пространственной ориентации твердых тел и матричные методы.

Теоретические исследования полученных математических моделей проведены с помощью классической теории погрешности измерений, базирующейся на методах дифференциальных вычислений.

При сравнительном анализе разработанных обобщенных математических моделей и моделей, полученных из базовых при определенных допущениях, использовался метод вычислительного эксперимента.

Для выполнения вычислительных экспериментов и построения графиков использованы пакеты: Mathcad 2001, Microsoft Excel 2003.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов подтверждена комплексным анализом обобщенных статических математических моделей и теоретическими исследованиями инструментальных погрешностей, а также результатами проведенных вычислительных экспериментов и моделирования на ЭВМ.

Использование аттестованных средств поверки инклинометрической аппаратуры (установка для калибровки инклинометров УКИ-1, автоматизированная установка для поверки инклинометров УАПИ-1М) и воспроизводимость результатов также подтверждают достоверность экспериментальных исследований.

Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждена их внедрением и практическим использованием в производственных геофизических организациях.

На защиту выносятся: результаты критического анализа известных достижений в области создания телеметрических скважинных систем с определением тенденций их наиболее перспективного развития; обобщенные статические математические модели телеметрических систем, основанных на акселерометрических датчиках и маятниковых структурах; сравнительный анализ погрешностей определения зенитного и визирного углов при реализации известных и разработанных обобщенных математических моделей ТПЗВУ-А; разработанные элементы методического обеспечения технологического процесса экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков от прямоугольной системы осей корпуса скважинного прибора; разработанные и внедренные научно-обоснованные технические решения, обеспечивающие повышенные точностные показатели телеметрических систем.

Научная новизна работы заключается в следующем.

В результате критического анализа известных решений в инклинометрии, а также анализа достигнутых результатов в области математического моделирования телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических систем и маятниковых структур, выявлено, что факторами доминирующего влияния на их точностные показатели являются отклонение осей чувствительности первичных преобразователей от осей прямоугольных базисов корпуса, нелинейность статических характеристик и неидентичность коэффициентов преобразования, т.е. «разброс максимумов» сигналов с акселерометров. При этом так же показано, что существующее математическое обеспечение определения искомых углов (зенитного и визирного) основано на ряде допущений, которые не могут обеспечить дальнейшее повышение точности измерений.

Впервые с помощью векторно-матричного аппарата получены обобщенные статические математические модели скважинных телеметрических систем на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур, учитывающие тригонометрические функции малых углов отклонения осей чувствительности акселерометров и осей одностепенных маятников от осей базиса корпуса сква-жинного прибора. При этом показано, что при определенных допущениях из полученных обобщенных моделей следуют, как частные решения, известные, полученные ранее, базовые модели.

В результате проведенного сравнительного анализа погрешностей определения зенитного и визирного углов СТС показано, что полученные математические модели позволяют снизить погрешности определения зенитного и визирного углов. Так, в результате проведенного вычислительного эксперимента впервые установлено, что предложенные обобщенные математические модели позволяют предельные погрешности, связанные с процедурами вычисления зенитного и визирного углов, уменьшить на 2-3 порядка по сравнению с базовыми (известными, полученными ранее математическими моделями).

На основе полученных обобщенных математических моделей, учитывающих инструментальные погрешности, разработаны и предложены элементы методического обеспечения технологического процесса экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселе-рометрических датчиков от прямоугольной системы осей корпуса скважинного прибора.

Практическая ценность работы

Разработанные в работе математическое и методическое обеспечение позволяют решить важную научно-техническую задачу повышения точности вычисления искомых угловых параметров.

Предложенные обобщенные статические математические модели составляют основу общего алгоритма обработки результатов при вычислении зенитного и визирного углов по измеренным сигналам с акселерометров и сигналам, полученным с одностепенных маятников. На основе полученных результатов предложено развитие методики экспериментальных исследований СТС, практическое применение которой повышает точность определения корректирующих коэффициентов (малых угловых параметров).

Практическое применение полученных в работе результатов позволило решить одну из основных задач - обеспечения повышенных точностных показателей СТС при малых габаритах СП.

Реализация результатов работы. Научные положения диссертационной работы, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований и практические разработки внедрены и используются в следующих организациях:

1. в Управлении «Ижгеофизсервис» ОАО «Татнефтегеофизика» (г. Ижевск);

2. в филиале «Центр горизонтального бурения» ООО «Бургаз» ОАО «Газпром» (г. Оренбург).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003 г.), 3-м научном симпозиуме «Высокие технологии в промысловой геофизике» (Уфа, 2004 г.), научно-техническом форуме с международным участием «Высокие технологии - 2004» (Ижевск, 2004 г.), 4-м научном симпозиуме «Геоинформационные технологии в нефтепромысловом сервисе» (Уфа, 2005 г.).

Публикации. Результаты работы отражены в 8 научных публикациях, в том числе: 3 статьи в сборниках научных трудов, 1 статья в научно-техническом и производственном журнале «Датчики и системы», 1 - в материалах международных научно-технических конференций, 3 - в материалах научных симпозиумов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 130 с. машинописного текста. В работу включены 38 рис., 12 табл., список литературы и приложения, включающие акты внедрения результатов работы в производственных организациях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие основные результаты и выводы.

1. Обзор и анализ известных технических решений в области инклиномет-рии показал, что наиболее перспективным направлением в развитии скважин-ных телеметрических систем является построение измерительной части современных СТС в виде трехосевого акселерометра-магнитометра.

2. Анализ факторов,' влияющих на точностные показатели телеметрических систем, выявил, что основными источниками погрешностей измерений являются малые угловые Параметры отклонения осей чувствительных' элементов от осей ортонормированных базисов корпуса СП, а также нелинейность их статических характеристик и температурный дрейф первичных преобразователей.

3. Выполнен анализ, в результате, которого установлено, что ранее полученные обобщенные 'математические модели не обеспечивают необходимого уровня точности, соответствующего современным требованиям, предъявляемым потребителями к СТС.

4. В результате математического моделирования и анализа погрешностей в ТПЗВУ-А, обусловленных неидентичностью коэффициентов преобразования, т.е. «разбросом максимумов» сигналов с акселерометров, установлено, что погрешности априорного (на этапах калибровки инклинометрической аппаратуры) определения значений вносят существенный вклад в общую результирующую погрешность определения искомых зенитного и визирного углов.

5. Разработаны обобщенные статические математические модели телеметрических систем, построенных на основе акселерометрических датчиков и маятниковых структур, в которых учитывается комплекс параметров в виде функций синусов и косинусов малых углов отклонений (<2,, се, о,) осей чувствительности первичных преобразователей от осей базиса корпуса СП.

6. Проведен вычислительный эксперимент, в результате которого установлено, что предложенные обобщенные математические модели, учитывающие малые угловые параметры 5j, х, oj, обеспечивают наименьшие погрешности при вычислении искомых величин - зенитного и визирного углов в сравнении с предложенными ранее," известными математическими моделями.

7. Разработаны элементы методического обеспечения технологических процессов экспериментального определения параметров-констант, характеризующих отклонения осей акселерометрических датчиков от прямоугольной системы осей базиса корпуса скважинного прибора.

8. Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производственных геофизических организациях.

1. Акбулатов Т.О.; Лёвинсон Л.М., Мавлютов М.Р. Телеметрические системы в бурении: Учебное пособие. Уфа: изд. УГНТУ, 1999 - 65с.

2. Аппаратура для инклинометрии и исследования горизонтальных Скважин. Магнитометрический многоточечный инклинометр-ориентатор ИМММ 73-120/60У // НТВ «Каротажник», №78, стр. 158-159.

3. Беляков Н.В., Коданев В.П., Сизов И.И. Акустические каналы связи забойных телеметрических систем особенности построения и результаты скважинных испытаний// НТВ «Каротажник», 2000, №73, стр. 92-98.

4. Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах ориентации твердого тела. М.: Наука, 1986. -320 с.

5. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся ВТУЗОВ. -М.: Наука, 1986. -544 с.

6. Волович А., Волович Г. Интегральные акселерометры// Компоненты и технологии (online версия от 19.10.2000).

7. Галета В.О., Зорин Д.П. Маркшейдерско-геодезические работы при бурении на нефть и газ.-Киев., Общество «Знание» Укр. ССР.-1981.-20 с.

8. Галета В.О., Месожник Ю.М. Погрешности инклинометров с резистив-ными преобразователями // Геофизическая аппаратура.-1973.-вып. 53.-С. 69-72.

9. Ю.Гироскопический инклинометр ИГН 73-100/80 // НТВ «Каротажник», 2003, №107, стр. 142-147.

10. Забойный инклинометр ЗИ-48, ЗИ-6 // НТВ «Каротажник», №94, стр. 85

11. ЗАО НПФ «Момент». Гироскопические приборы (Электронный ресурс) // *http://www.finn-riioment.spb.ru/product.htmI

12. Иванов В.А.,'^айретдинов P.P., Миловзоров Г.В. Проблемы и основные направления развития отечественной инклинометрии// НТВ «Каротаж-ник», 2003, №1.09, стр. 77-82.

13. Индикатор положения отклонителя и кривизны скважины ИПК-1Т // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 1996. № 10. С. 18.

14. Инклинометр магнитометрический * непрерывный ИММН 36-;100/40 // НТВ «Каротажник», №90, стр. 86-87.1 б.Инклинометр многоточечный ИМ-1 // НТВ «Каротажник», №68, стр. 139.

15. Исаченко В.Х. Инклинометрия скважин. М.: Недра, 1987. 216 с.

16. Ишлинский А.'Ю. Ориентация, гироскопы и инерциальная навигация. М.: Наука, 1976, 670с.

17. Каротаж открытого ствола сильно пологих и горизонтальных скважин. Технология исследования сильно пологих и горизонтальных скважин (Электронный ресурс) // http://www.karotazh.rupdfcata3.pdf

18. Ковшов Г.Н. К теории погрешностей инклинометрических устройств // Элементы информационно-измерительных устройств: Научн. труды БФАН СССР.-1976.-С. 82-85. .

19. Ковшов Г.Н., $ли'мбеков Р.И., Жибер A.B. Инклинометры. Основы теории и проектирования. Уфа: Гилем, 1998. 380 с.

20. Ковшов Г.Н., 'Коловертнов Г.Ю. Приборы контроля пространственной ориентации скважин при бурении.-УФА: Изд-во УГНТУ, 2001. 228 с.

21. Комплекс обработки инклинометрической информации / В.Г. Фролов и др.: Каталог Научно-технических разработок.-М., ВНИИОЭНГ.-1989.-С. 105.

22. Комплекс программ обработки и отображения инклинометрической информации / В.Г. Фролов и др.: Каталог научно-технических разработок. -М., ВНИИОЭНГ.-1989.-С. 106.

23. Комплексная технология -проводки и каротажа горизонтальных скважин разработки ОАО НПП "ВНИИГИС" (Электронный ресурс) // www.vniigis.bashnet.ru

24. Контроль траектории скважины в процессе бурения автономным инклинометром в условиях Западной Сибири / Г.Н. Ковшов, Г.В. Миловзоров и др. // Геофизические исследования нефтяных скважин Западной Сибири. Уфа, 1983. С. 30 36. (Труды ВНИИНПГ; Вып. 13).•

25. Копылов В.Е., Г^уреев И.Л. Акустическая система связи с забоем скважины при бурении. М.: Недра, 1979. 184 с.

26. Краткий обзор последних достижений в области буровых работ за рубежом // Э. И., сер. Бурение.-1982.-вып. 12.-С. 7-10.

27. Лежанкин С.И. Комплексы исследований горизонтальных скважин геофизическими методами и вопросы интерпретации их результатов // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. 1996. №4. С. 13 -15.г

28. Логвинов В.П., Петров В.В., Штена A.C. Цифровой регистратор данных каротажа " Триас " // Геофизическая аппаратура.-1984.-вып. 81. -С. 92-99.

29. Лукьянов Э. Е., Рапин В. А. Информационное геофизическое обеспечение строительства горизонтальных скважин в России (состояние и перспективы) // НТВ «Каротажник» №52, стр. 9-27.

30. Лурье А.И. Аналитическая механика. М.: Физматгиз, 1963. 824 с.

31. Магнитометрический инклинометр МИНК 42-= 100/50 // НТВ «Каротажник» № 107, стр. 148-151.

32. Малюга А.Г. Инклинометры для исследования глубоких и сверхглубоких скважин.- Тверь: НТП «Фактор», 2002. 520 с.

33. Малюга А.Г:, Есауленко В.Н., Афонин Л.А. Технические средства контроля пространственных характеристик скважин // Обзор, информ. -М., ЦНТИИТЭИ приборостроения.-1986.-вып. 1.-44 с.

34. Матлашов И.А.- Время колтюбинга. Время колтюбинга, №4,2003, стрЗ.

35. Миловзоров Г.В. Анализ инструментальных погрешностей инклиномет-рических устройств. Уфа: Гилем, 1997. 184 с.

36. Миловзоров Г.В. Инклинометрические преобразователи для систем управления бурением наклонно направленных и горизонтальных скважин.//Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Уфа, 1997. ." '

37. Миловзоров Г.В., Усманов И.З., Ракита Я.М., Мякишев И.И. Малогабаритная телесистема МСТ-45 для проводки горизонтальных скважин // НТВ «Каротажник», вып. №86, Тверь, изд-во АИС, 2001. С. 30-34

38. Молчанов A.A. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М.: Недра, 1983. 189 с.

39. Молчанов A.A., Абрамов Г.С. Перспективы создания малогабаритных автономных инклинометрических комплексов МАК для проводки скважин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. -1997.-№ 1.-С. 12-13.

40. Морозов Ю.Т., Павлов В.В. Универсальный автономный одноточечный инклинометр ИОК-42 ВИТР для оперативного контроля скважин: Тезисы докл. III междунар. симп. по бурению скважин в осложненных условиях.-С.-Петербург.-1995.-С. 59.

41. Морэн П. Телеуправляемое бурение : Тез. докл. I Симп.-Уфа.-1980.-18 с.

42. Научно исследовательский отдел конструкторских разработок (Лаборатория НИОКР МФ ЮУрГУ) (Электронный ресурс) // http://www.ubn.ru

43. Научно-техническую продукцию представляет Научно-технический центр (филиал ООО «Кубаньгазпром») // НТВ «Каротажник», №78, стр. 107.

44. Новые, более экономичные технологии исследования горизонтальных скважин. Downhole tool advances promise strides in economy but less drilling // Oil and gas J. 19*95, vol. 93, № 2, p. 31.

45. Новый универсальный гироскопический прибор // Э. И., сер. Бурение.-1982.-вып. 9.-С. 15.

46. ОАО НПФ "Геофизика". Каталог продукции (Электронный ресурс) // http ://www.npf-geofizika.ru/57.0риентатор бурового инструмента ОРБИ-36 // НТВ «Каротажник», №68, стр. 111-112.

47. Последние достижения в технике и технологии бурения наклонно направленных скважин // Э. И., сер. Бурение.-1994.-вып. З.-С. 3-7.

48. ПромНефтеГрупп : Геофизическое оборудование (Электронный ресурс): // http://www.pngeo.ru/geofiz/itemview/l 0/49/.

49. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Л.: Энергия, 1978, 261с.

50. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. М.: Наука, 1978. 320 с.

51. Рогатых Н.П. Математические модели инклинометрических датчиков //

52. Геофизическая аппаратура.-1994.-вып. 98.-С. 87-100.

53. Рогатых Н.П., Куклииа JI.A. Принципиальные особенности конструкции гравитационных ориентаторов для инклинометров // Геофизическая аппаратура.- 1991 .вып. 95.-С. 120-129.

54. Немирович Т.Г.-, Галикеев И.А., Дорогушин М.Ю., Каштанов В.Д., Никишин С.А. Гироскопический инклинометр ИГМ 73-120/60 разработка и результаты испытаний// НТВ «Каротажник», 2001, №83, стр. 125-132.

55. Салов Е.А. Пути дальнейшего повышения точности и производительности инклинометрйческих измерений в скважинах Западной- Сибири // Геофизические исследования нефтяных скважин Западной Сибири,

56. Труды ВНШЙПГ, Уфа.-1983.-вып. 13.-С. 20-29.

57. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: учебное пособие для вузов.-М.: Логос, 2000. тс,

58. Сергеев А.Н., Миловзоров Г.В., Прищепов С.К. Преобразователи аналоговых сигналов в инклинометрах // Известия вузов. Электромеханика,-1982.-№ 9.-С. 1125.

59. Сидоров A.A., Сизов И.В., Лапшинов К.Н. Основные результаты внедрения маг-нитометрического инклинометра МИНК 42-100/50 // НТВ «Каротажник», 2003, №104, стр. 43-51.

60. Система забойная-инклинометрическая ЗИС-4М // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 1996. № 8-9. С. 12.

61. Система измерений направления скважин (Seeker rate gyro) // Каталог ФРГ.-1992.-№: 173.-С. 1.

62. Системы телеметрического контроля глубинных параметров в бурении нефтяных и газовых скважин с электропроводными каналами связи / А.А.Тер-Хачатуров, А.П. Любарский и др. М., ВНИИОЭНГ, 1971. 96 с.

63. Скважинная инклинометрическая аппаратура // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом.-1993.-№ 2.-С. 39.

64. Сметанин А.Г.; Чепелев В.Г., Голованов В.В. Измерение траектории ствола скважины и забойное ориентирование отклонителя // Нефтяное хозяйство. 1973. № 5. С. 15 -18.

65. Союзпромгеофизика. Геонавигационные технологии (Электронный ресурс) // http://www.spgf.ru/geonavigacia.htm

66. Способы ориентирования отклоняющих устройств на забое при использовании телеметрической системы / В.Г. Чепелев и др. // Нефтяное хозяйство. 1971. № 11. С. 13-16.

67. Сравнительные таблицы эксплуатационных характеристик приборов различных фирм для проведения измерений в скважинах в процессе бурения // PETROLEUM ENG., 1995.-V.-vol. 67.-№ 5.-pp. 41-43,47-48, 51-52, 54-59.

68. Стандарт Евро-Азиатского геофизического общества. Геофизическая аппаратура и оборудование. Системы забойные инклинометрические. CT ЕАГО-039-01 Параметры, характеристики, требования. Методы контроля и испытаний ОКСТУ4315.

69. Сулашкин С.С/Направленное бурение / Учебник для вузов. М.: Недра, 1987. 272 с.

70. Телеметрические системы СТЭ для контроля пространственного положения скважины в процессе бурения // Лицензия. Электромеханика 1976.-6 с

71. Технология бурения боковых горизонтальных стволов из обсаженных скважин / Н.Ф. Кагарманов и др. // Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений. 1996. № 4. С. 3 6.

72. Тиль A.B., Геркус A.A., Малюга А.Г. Перспективы развития отечественной гироинклинометрической аппаратуры// НТВ «Каротажник», 2002, №86, стр. 7-19. ' т

73. У совершенствование методики применения инклинометрических измерений в Кольркой сверхглубокой скважине // Л.Г. Леготин, Г.В. Миловзо-ров и др.-Отчет НИР, № Гос. per. 81055761.-Октябрьский, ВНИИГИС.-1983.-150 с.

74. Усовершенствование технологии и методики применения системы "Забой": Отчет о НИОКР / ВНИИГИС; отв. исп. Чупров В.П., № ГР 01860023027.- Октябрьский , 1986. 62 с.

75. Устройство автоконтроля глубинных параметров при электробурении / Т.М. Алиев, A.M. Мелик-Шахназаров и др. // Известия вузов. Нефть и газ.-1971.-№ 5.-С. 31-37.

76. Фролов В.Г. Сжатие траекторных данных в информационно-измерителышх системах для наклонно направленного бурения // Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности.-1983. -№ 1. -С. 12.

77. Чепелев В.Г. Телеметрические системы контроля забойных параметров в процессе бурения // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -1990. -Вып. 4. С. 5-11.

78. Чупров В.П., Бикинеев A.A., Бельков A.A. Забуривание боковых стволов с применением телесистем с беспроводным электромагнитным каналом связи опыт и перспективы// НТВ «Каротажник», 2000, №73, стр. 45-47.

79. Чупров В.П. Состояние и перспективы развития забойных телесистем с беспроводным электромагнитным каналом связи // НТВ "Каротажник". Тверь: Изд. АИС, 2001. Вып. 82. С. 144-148.

80. Энергонезависимый блок памяти в автономном инклинометре / Г.В. Ми-ловзоров, Г.В. Коган, P.A. Султанаев, О.Н. Штанько // Средства автоматизации технологических процессов в нефтяной промышленности: Меж-вуз. науч.-тематич. Сб-к УНИ.-Уфа, 1987.-С. 19-24.