Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа
Представлена информация о текущем состоянии в области инклинометрических измерений, отмечены современные тенденции развития техническо-методической базы пространственного контроля траектории глубоких нефтегазовых скважин. Проанализированы особенности применения разных типов инклинометрических преобр...
Gespeichert in:
| Datum: | 2014 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України
2014
|
| Schriftenreihe: | Геоінформатика |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97994 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа / В.А. Андрущенко, В.Н. Курганский, Г.М. Зражевский, И.В. Тишаев, В.Г. Бугрий, В.Н. Петрук // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 25-37. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-97994 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-979942016-04-06T13:22:15Z Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа Андрущенко, В.А. Курганский, В.Н. Зражевский, Г.М. Тишаев, И.В. Бугрий, В.Г. Петрук, В.Н. Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Представлена информация о текущем состоянии в области инклинометрических измерений, отмечены современные тенденции развития техническо-методической базы пространственного контроля траектории глубоких нефтегазовых скважин. Проанализированы особенности применения разных типов инклинометрических преобразователей, обоснована актуальность разработки скважинной аппаратуры, построенной с использованием современных микромеханических датчиков (MEMS) угловых параметров. Приведены результаты стендовых лабораторных испытаний автономного гироскопического MEMS-инклинометра и материалы инклинометрической съемки в условиях бурения скважины со сложным профилем ствола. Наведено інформацію про поточний стан у сфері інклінометричних вимірювань, відмічено сучасні тенденції розвитку техніко-методичної бази просторового контролю траєкторії глибоких нафтогазових свердловин. Проаналізовано особливості застосування різних типів інклінометричних перетворювачів, обґрунтовано актуальність розробки свердловинної апаратури з використанням сучасних мікромеханічних датчиків (MEMS) кутових параметрів. Подано результати стендових досліджень автономного гіроскопічного MEMS-інклінометра та матеріали інклінометричної зйомки в умовах буріння свердловини зі складним профілем стовбура. The article presents information on the state-of-the art in the field of directional survey, as well as modern development tendencies of the technological and methodological basis of spatial control of deep oil-and-gas well trajectory. Application peculiarities of different types of directional transformers are analyzed, and urgency in designing borehole equipment constructed with the use of modern micromechanical (MEMS) sensors of angular parameter, is grounded. Test bench laboratory examination results of autonomous gyroscopic MEMS-inclinometer and directional fieldwork materials in terms of well drilling with a complex well profile are given. 2014 Article Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа / В.А. Андрущенко, В.Н. Курганский, Г.М. Зражевский, И.В. Тишаев, В.Г. Бугрий, В.Н. Петрук // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 25-37. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. 1684-2189 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97994 550.8.08 ru Геоінформатика Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| spellingShingle |
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери Андрущенко, В.А. Курганский, В.Н. Зражевский, Г.М. Тишаев, И.В. Бугрий, В.Г. Петрук, В.Н. Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа Геоінформатика |
| description |
Представлена информация о текущем состоянии в области инклинометрических измерений, отмечены современные тенденции развития техническо-методической базы пространственного контроля траектории глубоких нефтегазовых скважин. Проанализированы особенности применения разных типов инклинометрических преобразователей, обоснована актуальность разработки скважинной аппаратуры, построенной с использованием современных микромеханических датчиков (MEMS) угловых параметров. Приведены результаты стендовых лабораторных испытаний автономного гироскопического MEMS-инклинометра и материалы инклинометрической съемки в условиях бурения скважины со сложным профилем ствола. |
| format |
Article |
| author |
Андрущенко, В.А. Курганский, В.Н. Зражевский, Г.М. Тишаев, И.В. Бугрий, В.Г. Петрук, В.Н. |
| author_facet |
Андрущенко, В.А. Курганский, В.Н. Зражевский, Г.М. Тишаев, И.В. Бугрий, В.Г. Петрук, В.Н. |
| author_sort |
Андрущенко, В.А. |
| title |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| title_short |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| title_full |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| title_fullStr |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| title_full_unstemmed |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| title_sort |
практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа |
| publisher |
Центр менеджменту та маркетингу в галузі наук про Землю ІГН НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Геолого-геофізичні та математичні методи і сучасні комп'ютерні технології дослідження літосфери |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/97994 |
| citation_txt |
Практические результаты лабораторных и скважинных испытаний автономного инклинометра на основе микромеханических гироскопов волнового типа / В.А. Андрущенко, В.Н. Курганский, Г.М. Зражевский, И.В. Тишаев, В.Г. Бугрий, В.Н. Петрук // Геоінформатика. — 2014. — № 1. — С. 25-37. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| series |
Геоінформатика |
| work_keys_str_mv |
AT andruŝenkova praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa AT kurganskijvn praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa AT zraževskijgm praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa AT tišaeviv praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa AT bugrijvg praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa AT petrukvn praktičeskierezulʹtatylaboratornyhiskvažinnyhispytanijavtonomnogoinklinometranaosnovemikromehaničeskihgiroskopovvolnovogotipa |
| first_indexed |
2025-07-07T05:52:51Z |
| last_indexed |
2025-07-07T05:52:51Z |
| _version_ |
1836966292375994368 |
| fulltext |
25ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
Ââåäåíèå. Íåïðåðûâíîå ñîâåðøåíñòâîâàíèå
òåõíîëîãèé ñîâðåìåííîãî áóðåíèÿ ÿâëÿåòñÿ îäíèì
èç êëþ÷åâûõ íàïðàâëåíèé ðàçâèòèÿ íåôòåãàçîâî-
ãî ïðîìûñëà. Ðàñòóùàÿ ïîòðåáíîñòü â óâåëè÷åíèè
äîáû÷è óãëåâîäîðîäíîãî ñûðüÿ îäíîâðåìåííî ñ
óñëîæíåíèåì ãåîëîãè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ìåñòîðîæ-
äåíèé íåôòè è ãàçà òðåáóþò ðàçðàáîòêè è âíåäðå-
íèÿ áîëåå ýôôåêòèâíûõ ìåòîäè÷åñêèõ ïîäõîäîâ
è ñîâðåìåííûõ àïïàðàòóðíûõ ñðåäñòâ êîìïëåêñ-
íîãî èçó÷åíèÿ ãåîëîãè÷åñêîãî ðàçðåçà ñêâàæèíû.
Çà ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ â ïðîìûñëîâîé ãåîôè-
çèêå íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå ÷èñëà íàó÷íûõ èñ-
ñëåäîâàíèé, îðèåíòèðîâàííûõ íà ïîëó÷åíèå äî-
ñòîâåðíîé îïåðàòèâíîé ãåîëîãî-ãåîôèçè÷åñêîé è
òåõíîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè î ëèòîëîãè÷åñêèõ è
ôèëüòðàöèîííî-åìêîñòíûõ ñâîéñòâàõ ãåîëîãè÷å-
ñêîé ñðåäû åùå íà ñòàäèè áóðåíèÿ ñòâîëà ñêâàæè-
íû. Ðàçâèòèå êàðîòàæíûõ èññëåäîâàíèé â ïðî-
öåññå áóðåíèÿ (ÊÏÁ) ñòàëî âîçìîæíûì â
ðåçóëüòàòå ñîçäàíèÿ ýôôåêòèâíûõ ñðåäñòâ êîíò-
ðîëÿ ïîëîæåíèÿ òåêóùåãî çàáîÿ è ãåîìåòðèè ïðî-
ôèëÿ ñêâàæèíû. Èíêëèíîìåòðè÷åñêèå äàííûå,
îáåñïå÷èâàÿ ïðîñòðàíñòâåííóþ ïðèâÿçêó êîìï-
ëåêñà ôàêòè÷åñêîé ãåîëîãî-ãåîôèçè÷åñêîé è òåõ-
íîëîãè÷åñêîé èíôîðìàöèè, ïðåäîñòàâëÿþò íåîá-
õîäèìóþ îñíîâó äëÿ ïîñòðîåíèÿ ãåîëîãè÷åñêîé
ìîäåëè ñðåäû è äàëüíåéøåé ðàçðàáîòêè ìåñòîðîæ-
äåíèÿ. Òî÷íûå äàííûå î ïðîñòðàíñòâåííîì ïîëî-
æåíèè ñòâîëà ñêâàæèíû íåîáõîäèìû äëÿ ðåàëèçà-
öèè îïòèìàëüíûõ ýêîíîìè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé
ãëóáîêîãî áóðåíèÿ, âîçìîæíîñòü äîñòèæåíèÿ êî-
òîðûõ îñíîâàíà íà îïòèìèçàöèè ñêîðîñòíûõ ïî-
êàçàòåëåé ðàçáóðèâàíèÿ ìàññèâà ãîðíûõ ïîðîä,
êîíòðîëå ñîîòâåòñòâèÿ ôàêòè÷åñêîãî ñòâîëà ïðî-
åêòíîé òðàåêòîðèè, óïðåæäåíèÿ àâàðèéíûõ ñèòóà-
öèé è ïð. Íîâûì ñòèìóëîì ê óñîâåðøåíñòâîâà-
íèþ ñóùåñòâóþùèõ àïïàðàòóðíûõ ðåøåíèé â
îáëàñòè èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé ñòàëî
óâåëè÷åíèå îáú¸ìîâ íàêëîííî íàïðàâëåííîãî è ãî-
ðèçîíòàëüíîãî áóðåíèÿ, ðàçáóðèâàíèå ìíîãî÷èñ-
ëåííûõ áîêîâûõ ñòâîëîâ íåôòåãàçîâûõ ñêâàæèí
[1, 7, 16]. Íåîáõîäèìîñòü òî÷íîé è áåçàâàðèéíîé
ïðîâîäêè ñòâîëà ñêâàæèíû àêòóàëèçèðóåò çàäà÷ó
ïîâûøåíèÿ ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê èí-
êëèíîìåòðè÷åñêîé àïïàðàòóðû è åå èíòåãðàöèè ñ
ìåòîäàìè ÊÏÁ (â òîì ÷èñëå ãàììà-êàðîòàæåì è
ìåòîäàìè ñêâàæèííîé ýëåêòðîìåòðèè).
Òðàäèöèîííî îïåðàòèâíîå èçìåðåíèå è êîð-
ðåêòèðîâêà â íóæíîì íàïðàâëåíèè ïàðàìåòðîâ
òðàåêòîðèè ñêâàæèíû, à òàêæå êîíòðîëü ïðîöåññà
è ïàðàìåòðîâ áóðåíèÿ ïðîèçâîäÿòñÿ ïî äàííûì
ñèñòåì òåëåìåòðèè, ìàêñèìàëüíî ïðèáëèæåííûì
ê áóðîâîìó èíñòðóìåíòó. Îäíàêî âûñîêàÿ ñòî-
èìîñòü îòå÷åñòâåííûõ è çàðóáåæíûõ òåëåñèñòåì
ïðåïÿòñòâóåò èõ øèðîêîìó âíåäðåíèþ â ïðàêòèêó
ãåîôèçè÷åñêîãî ñåðâèñà [2, 6]. Ïîýòîìó øèðîêî
ðàñïðîñòðàíåííûìè îñòàþòñÿ èíêëèíîìåòðè÷åñêèå
ïðèáîðû íà êàáåëå. Âåäóòñÿ èíòåíñèâíûå ðàçðà-
áîòêè àâòîíîìíîé ñêâàæèííîé àïïàðàòóðû íà áó-
ðîâûõ òðóáàõ è ñáðîñîâûõ âàðèàíòîâ ïðèáîðîâ.
Ðåàëèçàöèÿ íåñêîëüêèõ ìåòîäèê èçìåðåíèé â ñî-
âîêóïíîñòè ñ ðàçíîîáðàçèåì ñóùåñòâóþùèõ èí-
êëèíîìåòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé (ÈÏ) ñòàëà
íåîáõîäèìîé áàçîé äëÿ ñîçäàíèÿ ìíîæåñòâà âà-
ГЕОЛОГО-ГЕОФІЗИЧНІ ТА МАТЕМАТИЧНІ МЕТОДИ
І СУЧАСНІ КОМП’ЮТЕРНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗЕМЛІ
ÓÄÊ 550.8.08
ÏÐÀÊÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÛÕ
È ÑÊÂÀÆÈÍÍÛÕ ÈÑÏÛÒÀÍÈÉ ÀÂÒÎÍÎÌÍÎÃÎ ÈÍÊËÈÍÎÌÅÒÐÀ
ÍÀ ÎÑÍÎÂÅ ÌÈÊÐÎÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÃÈÐÎÑÊÎÏΠÂÎËÍÎÂÎÃÎ ÒÈÏÀ
Â.À. Àíäðóùåíêî1, Â.Í. Êóðãàíñêèé1, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé1, È.Â. Òèøàåâ1, Â.Ã. Áóãðèé2, Â.Í. Ïåòðóê3
1Êèåâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò èìåíè Òàðàñà Øåâ÷åíêî, óë. Âàñèëüêîâñêàÿ, 90, Êèåâ 03022, Óêðàèíà
2OOO “Èíòåãðèðîâàííûå ðåøåíèÿ Íàäðà”, óë. Äóáðîâèöêàÿ, 28, Êèåâ 04114, Óêðàèíà, e-mail: _bvg_@ukr.net
3ÍÒ ÎÀÎ ÁÊ “Áóêðîñ ÑÅÐÂÈÑ”, óë. Ïîëîâêè 88/1; óë. Ìîíàñòûðñêàÿ 12, Ïîëòàâà 36034, Óêðàèíà
Ïðåäñòàâëåíà èíôîðìàöèÿ î òåêóùåì ñîñòîÿíèè â îáëàñòè èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ èçìåðåíèé, îòìå÷åíû ñîâðå-
ìåííûå òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ òåõíè÷åñêî-ìåòîäè÷åñêîé áàçû ïðîñòðàíñòâåííîãî êîíòðîëÿ òðàåêòîðèè ãëóáîêèõ
íåôòåãàçîâûõ ñêâàæèí. Ïðîàíàëèçèðîâàíû îñîáåííîñòè ïðèìåíåíèÿ ðàçíûõ òèïîâ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ ïðå-
îáðàçîâàòåëåé, îáîñíîâàíà àêòóàëüíîñòü ðàçðàáîòêè ñêâàæèííîé àïïàðàòóðû, ïîñòðîåííîé ñ èñïîëüçîâàíèåì
ñîâðåìåííûõ ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ äàò÷èêîâ (MEMS) óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ. Ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ñòåíäîâûõ
ëàáîðàòîðíûõ èñïûòàíèé àâòîíîìíîãî ãèðîñêîïè÷åñêîãî MEMS-èíêëèíîìåòðà è ìàòåðèàëû èíêëèíîìåòðè-
÷åñêîé ñúåìêè â óñëîâèÿõ áóðåíèÿ ñêâàæèíû ñî ñëîæíûì ïðîôèëåì ñòâîëà.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ãèðîñêîïè÷åêèå èíêëèíîìåòðè÷åñêèå ïðåîáðàçîâàòåëè, èíêëèíîìåòð ñáðîñîâîãî òèïà, ïàðà-
ìåòðû ïðîñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè ñêâàæèíû, ìèêðîìåõàíè÷åñêèå äàò÷èêè.
26 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
ðèàíòîâ àïïàðàòóðû äëÿ êîíòðîëÿ è óïðàâëåíèÿ
òðàåêòîðèåé ñòâîëà ñêâàæèíû.
Òàêèì îáðàçîì, ðàçâèòèå è óñîâåðøåíñòâîâà-
íèå ìåòîäà èíêëèíîìåòðèè òðåáóþò ÷åòêîãî îñîç-
íàíèÿ íåäîñòàòêîâ è ïðåèìóùåñòâ òåõ èëè èíûõ
ñïîñîáîâ èçìåðåíèé, ó÷åòà îñîáåííîñòåé èñïîëü-
çîâàíèÿ îïðåäåëåííûõ òèïîâ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ
ïðåîáðàçîâàòåëåé â êîíêðåòíûõ óñëîâèÿõ áóðåíèÿ
ñêâàæèíû.
 ñòàòüå îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî ïðîáëå-
ìàòèêå ñîçäàíèÿ àâòîíîìíîé àïïàðàòóðû ñáðî-
ñîâîãî òèïà íà îñíîâå èñïîëüçîâàíèÿ ìàëîãàáà-
ðèòíûõ èíòåãðèðîâàííûõ ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ
(MEMS) äàò÷èêîâ. Ñ ó÷åòîì äèíàìè÷íîãî ðàç-
âèòèÿ çà ïîñëåäíèå 5–10 ëåò óêàçàííîé òåõíîëî-
ãèè è íåïðåðûâíîãî óëó÷øåíèÿ òî÷íîñòíûõ è
ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê MEMS-äàò÷è-
êîâ íà ôîíå ñíèæåíèÿ èõ ñòîèìîñòè äàííîå íà-
ïðàâëåíèå èññëåäîâàíèÿ ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåñüìà
ïåðñïåêòèâíûì.
Êëàññèôèêàöèÿ è ñîâðåìåííîå ñîñòîÿíèå ðàç-
âèòèÿ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ èçìåðèòåëüíûõ ñèñòåì.
Îñíîâíîå íàçíà÷åíèå èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ ñèñ-
òåì – èçìåðåíèå çåíèòíîãî, àçèìóòàëüíîãî è âè-
çèðíîãî óãëîâ, çíà÷åíèÿ êîòîðûõ â ñîâîêóïíîñòè
ñ êîìïëåêñîì ðàñ÷åòíûõ ïàðàìåòðîâ äàþò âîçìîæ-
íîñòü îïðåäåëèòü ïðîñòðàíñòâåííóþ îðèåíòàöèþ
ñóáâåðòèêàëüíûõ, íàêëîííî íàïðàâëåííûõ è ãîðè-
çîíòàëüíûõ íåôòåãàçîâûõ ñêâàæèí. Áàçîâûì ýëå-
ìåíòîì ñîâðåìåííûõ ïðèáîðîâ ñêâàæèííîé íàâè-
ãàöèè ÿâëÿåòñÿ áëîê èíêëèíîìåòðè÷åñêîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ, òèï è ïàðàìåòðû êîòîðîãî â çíà-
÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþò ôóíêöèîíàëüíûå
âîçìîæíîñòè è îáëàñòü ïðèìåíåíèÿ àïïàðàòóðû,
îñîáåííîñòè ìåòîäèêè è ìåòðîëîãè÷åñêîãî ñîïðî-
âîæäåíèÿ èññëåäîâàíèé [17]. Êðèòåðèè êà÷åñòâà
èñïîëüçóåìûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé – òî÷íîñòü îïðå-
äåëåíèÿ èçìåðÿåìûõ âåëè÷èí, íàäåæíîñòü è áåç-
îòêàçíîñòü ïðè âîçäåéñòâèè äåñòàáèëèçèðóþùèõ
ôàêòîðîâ (øèðîêîãî äèàïàçîíà òåðìîáàðè÷åñêèõ
óñëîâèé, âèáðàöèîííûõ íàãðóçîê ðàçëè÷íûõ àìï-
ëèòóä è ÷àñòîò è äð.). Ïðè êîíñòðóèðîâàíèè òåëå-
ìåòðè÷åñêèõ ñèñòåì è ïðèáîðîâ â àâòîíîìíîì
âàðèàíòå òàêæå íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü èõ ìàññî-
ãàáàðèòíûå ïàðàìåòðû è ýíåðãîýôôåêòèâíîñòü.
Ïðèìåíÿåìûå â ïðîèçâîäñòâåííîé ïðàêòèêå
èíêëèíîìåòðè÷åñêèå ïðèáîðû â îñíîâíîì èñïîëü-
çóþò èçìåðèòåëüíûå ñèñòåìû íà îñíîâå êîìáè-
íàöèè òðåõ äàò÷èêîâ ãðàâèòàöèîííîãî è òðåõ
ðåãèñòðàòîðîâ ìàãíèòíîãî (ôåððîçîíäîâîãî, ìàã-
íèòîðåçèñòèâíîãî) òèïîâ. Ìàêñèìàëüíî äîñòèãàå-
ìàÿ òî÷íîñòü èçìåðÿåìûõ ïàðàìåòðîâ äëÿ òàêîé
ñáîðêè ðåãèñòðèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ñîñòàâëÿåò
±0,1° ïðè èçìåðåíèè çåíèòíîãî è âèçèðíîãî óã-
ëîâ è ïîðÿäêà ±0,5÷1° äëÿ àçèìóòàëüíîãî óãëà
[3, 17]. Íà ïðàêòèêå ïîðÿäîê òî÷íîñòíûõ õàðàêòå-
ðèñòèê íèæå â íåñêîëüêî ðàç. Ñóùåñòâåííûå íå-
äîñòàòêè òàêèõ èçìåðèòåëüíûõ ñèñòåì ñâÿçàíû ñ
ñèëüíûì èñêàæàþùèì âëèÿíèåì íà èõ ïîêàçàíèÿ
ìàãíèòíûõ ìàññ áóðèëüíîé îñíàñòêè è ýêñïëóàòà-
öèîííûõ óñëîâèé ïðè áóðåíèè (èíòåíñèâíîé âèá-
ðàöèè, òåðìîáàðè÷åñêèõ çàáîéíûõ ïàðàìåòðîâ).
Ïîýòîìó âîçìîæíîñòè äàò÷èêîâ ìàãíèòíîãî òèïà
äëÿ îïåðàòèâíîãî óïðàâëåíèÿ òðàåêòîðèåé ñêâà-
æèíû äîñòàòî÷íî îãðàíè÷åííû è òðåáóþò èñïîëü-
çîâàíèÿ äèàìàãíèòíûõ ýëåìåíòîâ â ñîñòàâå êîì-
ïîíîâêè íèçà áóðîâîé êîëîííû (ÊÍÁÊ) èëè
ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé ïðèáîðàìè íà êàáåëå â íå-
îáñàæåííîì ñòâîëå. Äîñòàòî÷íàÿ òî÷íîñòü ðåøå-
íèÿ ìíîãèõ çàäà÷ ïîäçåìíîé íàâèãàöèè è îòíî-
ñèòåëüíàÿ ïðîñòîòà êîíñòðóêöèè ñòàëè îñíîâíûìè
ôàêòîðàìè èñïîëüçîâàíèÿ äàííîãî òèïà äàò÷èêîâ
â ïðèáîðàõ, ïîëó÷èâøèõ ðàñïðîñòðàíåíèå â
ïðàêòèêå îòå÷åñòâåííûõ ïðîìûñëîâî-ãåîôèçè-
÷åñêèõ ðàáîò. Íà ñåãîäíÿ ïåðå÷åíü ìàãíèòîìåò-
ðè÷åñêèõ èíêëèíîìåòðîâ òî÷å÷íîãî è íåïðåðûâ-
íîãî ðåæèìîâ çàïèñè øèðîê: ÊÈÒ, ÊÈÒ-À,
ÈÌÍ-H76, ÈÌÍ-H86 (ÎÀÎ “Êèåâñêèé çàâîä
Ãåîôèçïðèáîð”), ÈÍ1-721, ÈÌÌÌ-73-120/60,
ÈÌÌÌ-42-120/60 (ÂÍÈÈ “Íåôòåïðîìãåîôè-
çèêà”), ÈÌÌ-32-125/70 (ÃÏ “Ìîìåíò”), Ãåî-
ïëàñò-35 (ÎÎÎ “Ãåîïëàñò-Òåëåêîì”), ÈÎÍ-1
(ÇÀÎ “Ýíåðãîìàø”), ÈÔÌ-À (ÎÎÎ “Íåôòåãàç-
ãåîôèçèêà”), ÈÍÖ-42 (ÎÀÎ ÓÏÎ “Ãåîôèçïðè-
áîð”), Êâàðö-32 (ÇÀÎ “ÑÊÁ ÏÍ”), ÑÊÀÒ-ÈÍÌ
(ÍÏÔ “Öåíòðàëãåîôèçèêà”), DEP (Sperry Sun),
ShureShot (APS Tecnology) è äð. [10, 17, 21].
Îïðåäåëåíèå ýëåìåíòîâ îðèåíòàöèè â îáñà-
æåííûõ ñòâîëàõ ñêâàæèí, ïðè ïðîâåäåíèè íàâè-
ãàöèîííûõ ðàáîò â óñëîâèÿõ íåïîñðåäñòâåííîé
áëèçîñòè ê ïðèáîðó ñèëüíîìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ
ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè ïðèìåíåíèÿ â àïïàðà-
òóðå ãèðîñêîïè÷åñêèõ ðåãèñòðèðóþùèõ äàò÷èêîâ.
Ñîâðåìåííûå òåíäåíöèè â ðàçâèòèè ãèðîñêî-
ïè÷åñêèõ ïðèáîðîâ è ñèñòåì óñëîâíî ìîæíî ðàç-
äåëèòü íà äâà íàïðàâëåíèÿ. Ïåðâîå ïðåäóñìàòðè-
âàåò äàëüíåéøåå ñîâåðøåíñòâîâàíèå òåõíîëîãèé
ïðîèçâîäñòâà òðàäèöèîííûõ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ
ïðèáîðîâ è ìåòîäîâ îáðàáîòêè ïîëó÷åííîé èí-
ôîðìàöèè, âòîðîå îðèåíòèðîâàíî íà ìèíèìèçà-
öèþ ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïóòåì ïðèìåíå-
íèÿ íàíîòåõíîëîãèé è ïîñòðîåíèÿ äàò÷èêîâ ñ
èñïîëüçîâàíèåì íîâûõ ôèçè÷åñêèõ ýôôåêòîâ.
Ñîñòîÿíèå ãèðîñêîïè÷åñêîé îòðàñëè ïîçâîëÿ-
åò ñîçäàâàòü ñêâàæèííûå íàâèãàöèîííûå ïðèáî-
ðû íà îñíîâå ðàçíîîáðàçíûõ ãèðîñêîïè÷åñêèõ óñ-
òðîéñòâ: äèíàìè÷åñêè íàñòðàèâàåìûõ (ÄÍÃ);
âîëíîâûõ òâåðäîòåëüíûõ (ÂÒÃ); âîëîêîííî-îïòè-
÷åñêèõ (ÂÎÃ); ðîòîðíûõ ìåõàíè÷åñêèõ (ÐÌÃ); ëà-
çåðíûõ ãèðîñêîïîâ (ËÃ); ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ
MEMS-ãèðîñêîïîâ è äð. [4, 6, 13, 15].
Äîñòèãàåìàÿ òî÷íîñòü èíêëèíîìåòðè÷åñêîé
àïïàðàòóðû ñ èñïîëüçîâàíèåì ãèðîñêîïîâ ìîæåò
áûòü âûøå, ÷åì òî÷íîñòü àïïàðàòóðû íà îñíîâå
ìàãíèòîìåòðè÷åñêèõ è ãðàâèòàöèîííûõ äàò÷èêîâ.
Òî÷íîñòíûå õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ ñêâàæèí-
27ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
íîé ãåîíàâèãàöèè âî ìíîãîì çàâèñÿò îò êîíêðåò-
íûõ òèïîâ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé
è õàðàêòåðíûõ äëÿ íèõ ïîãðåøíîñòåé. Ïîêàçàí-
íûå íà ðèñ. 1 îáëàñòè ðàñïðåäåëåíèÿ çíà÷åíèé
ïàðàìåòðîâ, êîíòðîëèðóþùèõ ñèñòåìàòè÷åñêèå
ïîãðåøíîñòè (âåëè÷èíû ñòàáèëüíîñòè ìàñøòàá-
íîãî êîýôôèöèåíòà è íóëåâîé îòìåòêè) äëÿ ðàç-
íûõ òèïîâ ãèðîñêîïè÷åñêèõ äàò÷èêîâ ïîçâîëÿþò
ñóäèòü î ñîîòíîøåíèè èõ òî÷íîñòåé. Ðàçëè÷íûå
ôàêòîðû, ñîâîêóïíîñòü äåéñòâèé êîòîðûõ ïðèâî-
äèò ê íåòî÷íîñòÿì â èçìåðåíèÿõ íàâèãàöèîííûõ
óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ, ïî ñâîåé ïðèðîäå îáùèå äëÿ
ïåðå÷èñëåííûõ âûøå òèïîâ ãèðîñêîïîâ è õàðàê-
òåðèçóþòñÿ òåõíîëîãè÷åñêèìè íåñîâåðøåíñòâàìè
èçãîòîâëåíèÿ äàò÷èêîâ, âíåøíèìè òåìïåðàòóðíû-
ìè è óäàðíî-âèáðàöèîííûìè âîçäåéñòâèÿìè
[8, 12].
Íàèáîëåå ñóùåñòâåííîå ïðîÿâëåíèå ïîãðåø-
íîñòåé ãèðîñêîïè÷åñêèõ äàò÷èêîâ – èçìåíåíèå
ïîêàçàíèé ïðè äðåéôå íóëÿ ïðèáîðà, êîìïåíñà-
öèÿ êîòîðîãî òðåáóåò âêëþ÷åíèÿ â ìåòîäèêó ïî-
ëåâûõ èññëåäîâàíèé ïðîöåäóð îáÿçàòåëüíîé ïðî-
âåðêè è êàëèáðîâêè áëîêà èíêëèíîìåòðè÷åñêîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ, à òàêæå èñïîëüçîâàíèÿ ñèñòåì
òåðìîðåãóëèðîâàíèÿ è âèáðîçàùèòû â ñîñòàâå
ñêâàæèííîé ñáîðêè àïïàðàòóðû. Íåîáõîäèìîñòü
ïåðèîäè÷åñêîãî ìåòðîëîãè÷åñêîãî êîíòðîëÿ àï-
ïàðàòóðû óìåíüøàåò âîçìîæíîå âðåìÿ ðàáîòû
èíêëèíîìåòðà â ñêâàæèíå, ÷òî â íåêîòîðîé ñòå-
ïåíè ñóæàåò âîçìîæíîñòè ãèðîñêîïè÷åñêîé àï-
ïàðàòóðû â îáëàñòè îïåðàòèâíîãî êîíòðîëÿ òðàåê-
òîðèè ñòâîëà ñêâàæèíû. Íåñìîòðÿ íà ïðèñóùèå
òåõíîëîãèè ãèðîñêîïèè îãðàíè÷åíèÿ, ýòî íàïðàâ-
ëåíèå â èíêëèíîìåòðèè ñêâàæèí ðàçâèâàåòñÿ
îñîáåííî äèíàìè÷íî. Ñðåäè ïðåäñòàâëåííûõ íà
ðûíêå ñîâðåìåííûõ ãèðîñêîïè÷åñêèõ ïðèáîðîâ
ñëåäóåò íàçâàòü àïïàðàòóðó: ÈÃÌ-73-120/60 Ì,
ÈÃÌ-42-85/60 (ÔÃÓÏ “Èæåâñêèé ìåõàíè÷åñêèé
çàâîä”), ÌÈÃ-42 (ÎÎÎ “ÀÍÅÃÀ-áóðåíèå”),
ÈÃÌ 33/42 (ÎÎÎ “Òðåíä”), ÓÃÈ-42 (ÇÀÎ
“ÑÊÁ ÏÍ”), ÈÃÍ-73-100/80 (ÎÎÎ “Àðàñ-Ïëþñ”),
ÈÃÍ 100-100/60-À (Òîìñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé
óíèâåðñèòåò) [16, 18], ïðèáîðû ôèðìû “SperrySun”
(SGR, G2, SurWel), à òàêæå àïïàðàòóðó îäíîãî èç
ëèäåðîâ â îáëàñòè ïðîìûñëîâî-ãåîôèçè÷åñêîé ãè-
ðîñêîïèè – êîìïàíèè “Stockholm Precision
Tools AB” (ïðèáîðû “GyroTracer” íà îñíîâå ÄÍÃ,
“GyroLogic” ñ èñïîëüçîâàíèåì ÂÎÃ) [20]. Òèïè÷-
íûå ýêñïëóàòàöèîííûå ïàðàìåòðû äëÿ íàçâàííîé
àïïàðàòóðû – ðàáîòîñïîñîáíîñòü ïðè ñêâàæèííîé
òåìïåðàòóðå äî +85÷100 °Ñ è ìàêñèìàëüíîì äàâ-
ëåíèè 60–80 ÌÏà, ïðè ýòîì îáåñïå÷èâàþòñÿ èç-
ìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ îðèåíòàöèè ñêâàæèíû ñ ïî-
ãðåøíîñòüþ ïîðÿäêà ±0,1÷0,3° (äëÿ çåíèòà) è
±0,3÷2° (äëÿ àçèìóòà).
Íåñìîòðÿ íà ðàçíîîáðàçèå òèïîâ èíêëèíîìåò-
ðè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé è àïïàðàòóðíûõ ðåøå-
íèé íà èõ îñíîâå, ïðîáëåìà ñîçäàíèÿ âûñîêîòî÷-
íûõ, óíèâåðñàëüíûõ, ïðîñòûõ â êîíñòðóêöèè è
ýêñïëóàòàöèè, íåäîðîãèõ ñðåäñòâ êîíòðîëÿ ïðî-
ñòðàíñòâåííîãî ïîëîæåíèÿ ñòâîëà ñêâàæèíû íà
ñåãîäíÿ íå ðåøåíà. Âîçðàñòàþùèå òðåáîâàíèÿ ê
ýêñïëóàòàöèîííûì õàðàêòåðèñòèêàì ãèðîñêîïè-
÷åñêèõ ïðèáîðîâ ñòàâÿò ïåðåä ó÷åíûìè è èíæå-
íåðàìè çàäà÷ó íå òîëüêî óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ
êëàññè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ ñ âðàùàþùèìñÿ ðîòî-
ðîì, íî è ïîèñêà ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ èäåé â
îáëàñòè ñîçäàíèÿ äàò÷èêîâ èçìåðåíèÿ óãëîâûõ
ñêîðîñòåé. Ïîÿâèâøèåñÿ åùå 10–15 ëåò íàçàä ãè-
ðîñêîïû ÂÒÃ è ÂÎÃ óæå ïðåäñòàâëåíû â ïðî-
ìûøëåííûõ îáðàçöàõ ñêâàæèííîãî íàâèãàöèîí-
íîãî îáîðóäîâàíèÿ. Íàáëþäàåòñÿ ïðàêòè÷åñêèé
èíòåðåñ ê ìèêðîìåõàíè÷åñêèì äàò÷èêàì, íåïðå-
ðûâíîå óëó÷øåíèå òî÷íîñòíûõ è ýêñïëóàòàöèîí-
íûõ ïàðàìåòðîâ êîòîðûõ íà ôîíå èíòåíñèâíîãî
ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè, äàåò ïðåäïîñûëêè ê ñîçäà-
íèþ ìàëîãàáàðèòíûõ, íåäîðîãèõ è äîñòàòî÷íî
òî÷íûõ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ ïðèáîðîâ.
Ñâîèì ïîÿâëåíèåì ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ãèðîñ-
êîïû (ÌÌÃ) îáÿçàíû, ïðåæäå âñåãî, óñïåõàì â
Ðèñ. 1. Îáëàñòè ðàñïðåäåëåíèÿ õàðàêòåðèñòèê, îïðåäåëÿþùèõ êëàññ òî÷íîñòè ãèðîñêîïîâ (ïî äàííûì Â. ß. Ðàñïîïîâà)
28 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
ðàçâèòèè ìèêðîýëåêòðîííûõ òåõíîëîãèé. Ïîä ïî-
íÿòèåì “MEMS-äàò÷èê” ïîäðàçóìåâàþòñÿ ðàçëè÷-
íûå ìåõàíèêî-ýëåêòðè÷åñêèå èëè ýëåêòðîìåõàíè-
÷åñêèå ïðåîáðàçîâàòåëè, ðàçìåð ñòðóêòóðíûõ
ýëåìåíòîâ êîòîðûõ è èõ ïåðåìåùåíèÿ â ïðîñòðàí-
ñòâå èçìåðÿþòñÿ â ìèêðîìåòðàõ [14]. Èäåÿ ñîçäà-
íèÿ MEMS çàêëþ÷àåòñÿ â èíòåãðàöèè â ðàìêàõ
åäèíîé êðåìíèåâîé ïîäëîæêè ñòðóêòóðû ñðàâíè-
òåëüíî ìàëîãî îáú¸ìà (0,5–10 ñì3), îáúåäèíÿþ-
ùåé ôóíêöèè äàò÷èêîâ, èñïîëíèòåëüíûõ óïðàâ-
ëÿþùèõ ýëåìåíòîâ, ýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ ñáîðà,
àíàëèçà è êîíòðîëÿ ïîëó÷åííîé èíôîðìàöèè.
Èñòîðèÿ ðàçðàáîòêè ïåðâûõ èíòåãðèðîâàííûõ
ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ êîíòðîëÿ óãëîâûõ
ïàðàìåòðîâ ñâÿçàíà ñ íàó÷íûìè ðàáîòàìè Äðàé-
ïåðîâñêîé ëàáîðàòîðèè (ÑØÀ), ãäå ñ 1990-õ ãîäîâ
âåëèñü èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ñîçäàíèÿ ìèêðîìå-
õàíè÷åñêîãî ãèðîñêîïà íà îñíîâå êàìåðòîíà [9].
Ýâîëþöèÿ ïîäõîäîâ ê ñîçäàíèþ MEMS-ãèðîñêî-
ïè÷åñêèõ óñòðîéñòâ ïðèâåëà ê ñìåùåíèþ ïðèí-
öèïîâ èõ ïîñòðîåíèÿ – èñïîëüçîâàíèþ äàò÷èêîâ
ñ ïîäâèæíîé èíåðöèîííîé ìàññîé, ñîâåðøàþùåé
òîò èëè èíîé òèï ïåðåìåùåíèé. Íà÷àëî êîììåð-
÷åñêîãî ïðîìûøëåííîãî ïðèìåíåíèÿ ìèêðîìåõà-
íè÷åñêèõ äàò÷èêîâ – êîíåö 1990-õ – íà÷àëî
2000-õ ãîäîâ, êîãäà ôèðìîé “Bosch” áûë ðàçðà-
áîòàí è ïðèìåíåí â àâòîìîáèëüíîé ïðîìûøëåí-
íîñòè ìèêðîãèðîñêîï ñ ðîòîðîì â êà÷åñòâå ÷óâ-
ñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà. Ïîçæå êîìïàíèÿ “Analog
Devices” âûïóñòèëà ïðîìûøëåííûé MEMS-ãèðî-
ñêîï, êîòîðûé èíòåãðèðîâàë íà åäèíîé êðåìíèå-
âîé îñíîâå ìèêðîìåõàíè÷åñêèå óçëû è ýëåêòðè-
÷åñêèå óïðàâëÿþùèå öåïè.
Íà òåêóùåì ýòàïå ðàçâèòèÿ ìèêðîìåõàíè÷å-
ñêèå ãèðîñêîïû ïðåäñòàâëåíû ðàçíîîáðàçíûìè
òèïàìè óïðóãèõ ïîäâåñîâ ÷óâñòâèòåëüíîé ìàññû
ïðèáîðà. Ïðè ýòîì îáùèé ïðèíöèï ðàáîòû ÌÌÃ
çàêëþ÷àåòñÿ â ñîçäàíèè ïîñòóïàòåëüíîãî èëè âðà-
ùàòåëüíîãî äâèæåíèÿ ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà
âäîëü ïåðåìåùåíèé îäíîé ñòåïåíè ñâîáîäû è èç-
ìåðåíèé ïåðåìåùåíèé äðóãîé ñòåïåíè ñâîáîäû,
ïðèðîäà êîòîðûõ ñâÿçàíà ñ ðàçíûìè ôèçè÷åñêèìè
ýôôåêòàìè â ïîëå äåéñòâèÿ óãëîâîé ñêîðîñòè ïå-
ðåìåùåíèÿ äàò÷èêà [5, 9]. Àìïëèòóäà âîçíèêàþ-
ùèõ ïåðåìåùåíèé ÿâëÿåòñÿ ìåðîé èçìåðÿåìîé óã-
ëîâîé ñêîðîñòè. Ñëåäóåò îòìåòèòü ôàêòè÷åñêóþ
èäåíòè÷íîñòü ïîñòðîåíèÿ ñîâðåìåííûõ MEMS-ãè-
ðîñêîïîâ è àêñåëåðîìåòðîâ, îòëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ
ëèøü â âûõîäíîé âåëè÷èíå, êîòîðàÿ â ãèðîñêî-
ïè÷åñêîì äàò÷èêå ïðåäñòàâëÿåò çíà÷åíèÿ óãëîâîé
ñêîðîñòè ïî îñÿì ïðèáîðà, ïåðåñ÷èòàííûå â âåëè-
÷èíó óãëîâ ïîâîðîòà.
Êðèòåðèÿìè êëàññèôèêàöèè ìèêðîìåõàíè÷å-
ñêèõ ãèðîñêîïîâ ìîãóò áûòü ïðèíöèïû îðãàíèçà-
öèè óïðóãîãî ïîäâåñà èíåðòíîé ìàññû èëè ñïîñî-
áû ðåàëèçàöèè ïåðâè÷íûõ è âòîðè÷íûõ êîëåáàíèé
÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà ãèðîñêîïà. Îáùåïðè-
íÿòàÿ êëàññèôèêàöèÿ ÌÌÃ â çàâèñèìîñòè îò ñïî-
ñîáà ðåàëèçàöèè ïåðâè÷íûõ è âòîðè÷íûõ êîëåáà-
íèé èíåðöèîííîé ìàññû âûãëÿäèò ñëåäóþùèì
îáðàçîì:
1) ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ãèðîñêîïû ñ ïîñòóïàòåëü-
íûìè äâèæåíèÿìè ïåðåìåùåíèé äâóõ ñòåïå-
íåé ñâîáîäû (LL-òèï ÌÌÃ) (ðèñ. 2, à);
2) ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ãèðîñêîïû ñ âðàùàòåëü-
íûì äâèæåíèåì âäîëü ïåðåìåùåíèé îäíîé
ñòåïåíè ñâîáîäû, ïîñòóïàòåëüíûì – äðóãîé
(RL- è LR-òèï ÌÌÃ);
3) ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ãèðîñêîïû ñ âðàùàòåëü-
íûìè (óãëîâûìè) äâèæåíèÿìè ïåðåìåùåíèé
äâóõ ñòåïåíåé ñâîáîäû (RR-òèï ÌÌÃ)
(ðèñ. 2, á).
Ñîãëàñíî ñõåìàì ïîñòðîåíèÿ óïðóãîãî ïîäâå-
ñà, MEMS-ãèðîñêîïû ðàçäåëÿþòñÿ íà ÌÌÃ ñ êàð-
äàííûì ïîäâåñîì (âíóòðåííèì èëè íàðóæíûì),
ñòåðæíåâûå, êîëüöåâûå, êàìåðòîííûå.
Ðàññìàòðèâàÿ ôèçè÷åñêèå îñíîâû ôóíêöèîíè-
ðîâàíèÿ ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ äàò÷èêîâ, ñëåäóåò
êðàòêî èçëîæèòü òåîðåòè÷åñêóþ áàçó âîëíîâûõ
òâåðäîòåëüíûõ ãèðîñêîïîâ êîëüöåâîãî òèïà. Äàò-
÷èê óãëîâûõ ñêîðîñòåé òàêîãî òèïà îáëàäàåò âàæ-
íûìè ñâîéñòâàìè, íåîáõîäèìûìè äëÿ ðåøåíèÿ
çàäà÷ ïîäçåìíîé ãåîíàâèãàöèè, – äîñòàòî÷íî íèç-
êèì òåìïåðàòóðíûì äðåéôîì è óðîâíåì øóìîâ,
ðàñøèðåííûì äèàïàçîíîì ðàáî÷èõ òåìïåðàòóð,
âûñîêîé âèáðîçàùèùåííîñòüþ.
Ðèñ. 2. ×óâñòâèòåëüíûå ýëåìåíòû ãèðîñêîïà LL- è RR-òè-
ïîâ. Äëèíà ôðàãìåíòà íà ôîòî: à – 4 ìì; á – 5 ìì
á
à
29ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
Ýòè ãèðîñêîïû, èçãîòàâëèâàåìûå íà áàçå ñî-
âðåìåííûõ êðåìíèåâûõ òåõíîëîãèé, ïðåäñòàâëÿþò
ñîáîé ñâîåîáðàçíûé ýëåêòðîííûé ÷èï ñ êâàðöåâîé
ïîäëîæêîé ïëîùàäüþ â íåñêîëüêî êâàäðàòíûõ
ìèëëèìåòðîâ, íà êîòîðóþ ìåòîäîì ôîòîëèòîãðà-
ôèè íàíîñèòñÿ ÷óâñòâèòåëüíûé ýëåìåíò êîëüöåâî-
ãî òèïà, ñîñòîÿùèé îáû÷íî èç 4 ïðèâîäîâ ïåðâè÷-
íîãî äâèæåíèÿ è 4 âòîðè÷íûõ ñíèìàþùèõ
ïðåîáðàçîâàòåëåé. Ïðè ðàáîòå ãèðîñêîïà â êîëüöå-
âîì ðåçîíàòîðå âîçáóæäàþòñÿ ïåðâè÷íûå êîëåáà-
íèÿ âûñîêîé ÷àñòîòû (åäèíèöû–äåñÿòêè êèëî-
ãåðö), èìåþùèå ôîðìó ñòîÿ÷åé âîëíû. Ïðè
îòñóòñòâèè ðàäèàëüíûõ óãëîâûõ äâèæåíèé êîëüöî
ïðèîáðåòàåò ýëëèïòè÷åñêóþ ôîðìó ñ ñèììåòðè÷-
íûì ïîëîæåíèåì òî÷åê ïó÷íîñòåé (ðèñ. 3).
Ïðè âðàùåíèè ãèðîñêîïè÷åñêîãî äàò÷èêà îò-
íîñèòåëüíî îñè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ê ïëîñêîñòè
÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, ìîìåíò ñèë èíåðöèè
Êîðèîëèñà âûçûâàåò âðàùåíèå (ïðåöåññèþ) ñòî-
ÿ÷åé âîëíû îòíîñèòåëüíî êîëüöåâîãî ðåçîíàòîðà.
Äåôîðìàöèÿ êîëüöà ïðèâîäèò ê íàðóøåíèþ ñèì-
ìåòðè÷íîñòè òî÷åê ïó÷íîñòè è âûçûâàåò ðàäèàëü-
íîå äâèæåíèå âòîðè÷íûõ ñíèìàþùèõ ïðåîáðàçî-
âàòåëåé (ðèñ. 4). Îïðåäåëèâ ïî âåëè÷èíå ïåðåìå-
ùåíèé âòîðè÷íûõ ñíèìàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé
òåêóùåå ïîëîæåíèå ñòîÿ÷åé âîëíû îòíîñèòåëüíî
êîëüöåâîãî ðåçîíàòîðà, ìîæíî ïîëó÷èòü èíôîð-
ìàöèþ î çíà÷åíèè óãëîâîé ñêîðîñòè è, ñîîòâåò-
ñòâåííî, óãëà ïîâîðîòà äàò÷èêà ãèðîñêîïà â èíåð-
öèàëüíîé ñèñòåìå.
Ïðèíöèï âîëíîâîãî òâåðäîòåëüíîãî ãèðîñêî-
ïà êîëüöåâîãî òèïà øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ ìíîãè-
ìè êîìïàíèÿìè-ïðîèçâîäèòåëÿìè ìèêðîìåõàíè-
÷åñêèõ êîìïîíåíò. Îäíèì èç âîçìîæíûõ
ïðèìåðîâ òàêîãî òèïà MEMS-äàò÷èêà óãëîâûõ
ïàðàìåòðîâ ÿâëÿþòñÿ ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ïðèáî-
ðû êîìïàíèè “Silicon Sensing” (ðèñ. 5).
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàáîòû â îáëàñòè ìèêðî-
ìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ è àêñåëåðîìåòðîâ âåäóò
ìíîãèå íàó÷íûå öåíòðû â ßïîíèè, Þæíîé Êî-
ðåå, ÑØÀ, Ðîññèè, Øâåéöàðèè, Øâåöèè è äðó-
ãèõ ñòðàíàõ. Íàèáîëåå èçâåñòíûå ïðîèçâîäèòåëè
MEMS-ãèðîñêîïîâ – ôèðìû “Murata”, “Silicon
Sensing”, “STMicroelectronics”, “Robert Bosch
GmbH”, “Tokin”, “Fujitsu”, “Futaba”, “Hobbico”,
“Sensonor”. Â ïîñëåäíèå íåñêîëüêî ëåò äëÿ îòðàñ-
Ðèñ. 3. Ñõåìà ðàáîòû (à) è èçîáðàæåíèå (á) âîëíîâîãî ãèðîñêîïà êîëüöåâîãî òèïà ïðè îòñóòñòâèè óãëîâûõ ïåðåìåùå-
íèé. Æåëòîé ëèíèåé âûäåëåí êîíòóð ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà, ñèíèå òî÷êè – ïó÷íîñòè ñòîÿ÷åé âîëíû
à á
Ðèñ. 4. Ñõåìà ðàáîòû (à) è èçîáðàæåíèå (á) âîëíîâîãî ãèðîñêîïà êîëüöåâîãî òèïà ïðè íàëè÷èè óãëîâûõ ïåðåìåùåíèé
îòíîñèòåëüíî îñè, ïåðïåíäèêóëÿðíîé ê ïëîñêîñòè ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà. Æåëòîé ëèíèåé âûäåëåí êîíòóð ÷óâñòâè-
òåëüíîãî ýëåìåíòà, ñèíèå òî÷êè – ïó÷íîñòè ñòîÿ÷åé âîëíû
à á
30 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
ëè ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ êîìïîíåíò õàðàêòåðåí èí-
òåíñèâíûé ðîñò ïðîäàæ (íà óðîâíå 9–12 % åæå-
ãîäíî) c îáú¸ìîì ðûíêà ~11 ìëðä äîë. ÑØÀ è
ïåðñïåêòèâîé åãî óâåëè÷åíèÿ â 2 ðàçà ê 2018 ã.,
ñîãëàñíî àíàëèòè÷åñêèì èññëåäîâàíèÿì Yole
Development. Çíà÷èòåëüíóþ ÷àñòü ýòîãî ñåãìåíòà
ìèêðîýëåêòðîíèêè çàíèìàþò MEMS-ãèðîñêîïû
(3-å ìåñòî ïîñëå äàò÷èêîâ äàâëåíèÿ è àêñåëåðî-
ìåòðîâ). Íîâûå òåíäåíöèè â ðàçâèòèè ìèêðîìå-
õàíè÷åñêèõ êîìïîíåíò ïðåäïîëàãàþò ñîçäàíèå
èíòåãðèðîâàííûõ ïðèáîðîâ, ñòðóêòóðó êîòîðûõ
ñîñòàâëÿåò íåñêîëüêî ðàçíîòèïíûõ äàò÷èêîâ (óñ-
êîðåíèÿ, óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ, òåìïåðàòóðû).
Èíòåíñèâíûå èññëåäîâàíèÿ â îáëàñòè ìèê-
ðîìåõàíè÷åñêèõ äàò÷èêîâ ïàðàëëåëüíî ñ ðàñøè-
ðåíèåì èõ àññîðòèìåíòà ïðèâîäÿò ê óëó÷øåíèþ
ýêñïëóàòàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê: òî÷íîñòè, ðàñ-
øèðåíèþ äèàïàçîíà ðàáî÷èõ òåðìîáàðè÷åñêèõ óñ-
ëîâèé è äèíàìè÷åñêèõ óäàðíûõ íàãðóçîê, ìèíè-
ìèçàöèè äðåéôà ïîêàçàíèé âî âðåìåíè [8].
Ñîçäàþòñÿ äàò÷èêè ñïåöèàëèçèðîâàííîãî íàçíà-
÷åíèÿ (CRS39 (“Silicon Sensing”) äëÿ ãåîôèçè÷å-
ñêèõ èññëåäîâàíèé) ñðåäíåãî è âûñîêîãî êëàññà
òî÷íîñòè, èñïîëüçîâàíèå êîòîðûõ óæå ïîçâîëÿåò
âíåäðÿòü èõ â ïðàêòèêó èíêëèíîìåòðè÷åñêîãî
ïðèáîðîñòðîåíèÿ. Ïðèâåäåííûå â òàáëèöå õàðàê-
òåðèñòèêè íîâûõ MEMS-ãèðîñêîïîâ ïîäòâåðæäà-
þò èõ êîíêóðåíòíîñòü â ñðàâíåíèè ñ äðóãèìè ñî-
âðåìåííûìè òèïàìè ãèðîñêîïîâ ïðè âûïîëíåíèè
îïðåäåëåííûõ âèäîâ ðàáîò.
Ðèñ. 5. Âîëíîâîé òâåðäîòåëüíûé ìèêðîìåõàíè÷åñêèé ãèðîñêîï êîëüöåâîãî òèïà CRS05 (“Silicon Sensing”): à – îáùèé
âèä; á – âèä ÷óâñòâèòåëüíîãî ýëåìåíòà ïðè ñíÿòîé çàùèòíîé êðûøêå
à á
Õàðàêòåðèñòèêè ñîâðåìåííûõ ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïè÷åñêèõ äàò÷èêîâ
Параметр, характеристика
Компания, прибор
“Murata”,
SCR1100-D04
“Silicon
Sensing”,
CRS39-01
“Analog
Devices”,
ADIS16136
“Sensonor AS”,
STIM202
Количество осей 1 1 1 от 1 до 3
Максимальная угловая скорость,
град/с ±300 ±25 ±450 ±400
Коэффициент преобразования,
мВ⋅град.−1⋅с 18 80 71 –
Температурный коэффициент, % ±1 ±0,035 ±0,00125 ±0,002
Линейность, % ±1 ±0,006 ±0,01 ±0,2
Дрейф нуля, град/ч <2,1 0,2 4 0,5
Ширина частотной полосы, Гц 50 25 ± 10 380 262
Диапазон рабочих температур, °C –40 ...+125 –10 ... +110 –40 ...+70 –40 ...+85
Габариты, длина/ширина/высота,
мм 19,71/12,1/4,6 75/42,5/21,5 66/65/– 35,9/38,6/20
Масса датчика, г 12,5 – 31 55
Уровень цен, долл. США ~70–100 ~300–400 ~1400–1600 ~5000
31ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
Ðåçóëüòàòû ëàáîðàòîðíûõ è ïðîèçâîäñòâåííûõ
èñïûòàíèé àâòîíîìíîãî èíêëèíîìåòðà íà áàçå
ÌEMS-ãèðîñêîïà. Âûáîð àïïàðàòóðû è ìåòîäèêè
ïîëó÷åíèÿ èíôîðìàöèè î òðàåêòîðèè ñêâàæèíû
âî ìíîãîì çàâèñèò îò ïîñòàâëåííûõ ãåîëîãè÷å-
ñêèõ çàäà÷, óñëîâèé è òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ ïî-
êàçàòåëåé áóðåíèÿ. Äëÿ ïðîâîäêè ñòâîëà ñêâàæèíû
ê íàìå÷åííîé öåëè â óñëîâèÿõ ãîðèçîíòàëüíîãî
áóðåíèÿ â ïðåäåëàõ òîíêîãî ïëàñòà-êîëëåêòîðà
íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü âûñîêîòî÷íóþ çàáîé-
íóþ òåëåñèñòåìó, ñòîèìîñòü êîòîðîé äîñòàòî÷íî
âûñîêà. Â òî æå âðåìÿ ïðèìåíåíèå àïïàðàòóðû
òàêîãî óðîâíÿ è èñïîëüçîâàíèå óñëóã ñåðâèñíîãî
ïåðñîíàëà ïðè áóðåíèè “ðÿäîâûõ” ñêâàæèí ñ äî-
ñòàòî÷íî ïðîñòîé ïîëîãîé òðàåêòîðèåé ñòâîëà ìî-
ãóò áûòü íåîáîñíîâàííû ñ ýêîíîìè÷åñêîé òî÷êè
çðåíèÿ. Ïðîâåäåíèå òðàäèöèîííûõ èíêëèíîìåò-
ðè÷åñêèõ ðàáîò àïïàðàòóðîé íà êàáåëå îãðàíè÷åí-
íî íà äîñòàòî÷íî íàêëîííûõ ó÷àñòêàõ ñêâàæèíû
è óñëîæíÿåò ïðîöåññ îïåðàòèâíîãî óïðàâëåíèÿ
òðàåêòîðèåé äàëüíåéøåãî óãëóáëåíèÿ. Àëüòåðíà-
òèâîé óêàçàííûì òåõíîëîãèÿì ãåîíàâèãàöèîííîãî
ñîïðîâîæäåíèÿ ïðîöåññà áóðåíèÿ ñêâàæèí ìîæåò
áûòü ìåòîäèêà ïîëó÷åíèÿ èíêëèíîìåòðè÷åñêîé
èíôîðìàöèè ñ ïîìîùüþ çàáîéíûõ àâòîíîìíûõ
èíêëèíîìåòðîâ ñáðîñîâîãî òèïà. Îñíîâíûå äî-
ñòîèíñòâà ñáðîñîâîé àïïàðàòóðû ñëåäóþùèå:
- îòíîñèòåëüíàÿ ïðîñòîòà òåõíîëîãèè îáñëóæè-
âàíèÿ, ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàòü èí-
êëèíîìåòð ñèëàìè áóðîâîé áðèãàäû áåç ïðè-
âëå÷åíèÿ êàðîòàæíîãî îòðÿäà;
- âîçìîæíîñòü ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé ïðè òåõ-
íîëîãè÷åñêèõ ñïóñêî-ïîäúåìíûõ îïåðàöèÿõ,
÷òî ïîçâîëÿåò ñ íåáîëüøîé âðåìåííîé çàäåðæ-
êîé ïðèíèìàòü óïðàâëåí÷åñêèå ðåøåíèÿ îò-
íîñèòåëüíî êîððåêòèðîâêè òåêóùåãî íàïðàâ-
ëåíèÿ áóðåíèÿ, íå ñîçäàâàÿ ïðè ýòîì
îùóòèìîãî âëèÿíèÿ íà áóðîâîé ïðîöåññ.
Ñïåöèàëèñòû ìåõàíèêî-ìàòåìàòè÷åñêîãî è
ãåîëîãè÷åñêîãî ôàêóëüòåòîâ Êèåâñêîãî íàöèî-
íàëüíîãî óíèâåðñèòåòà èìåíè Òàðàñà Øåâ÷åíêî
îáëàäàþò ñîáñòâåííûìè ðàçðàáîòêàìè â îáëàñòè
ïîäçåìíîé ãåîíàâèãàöèè: çàáîéíîé òåëåñèñòåìîé
ñ ýëåêòðîìàãíèòíûì êàíàëîì ñâÿçè “Ïàðêóñ”, àâ-
òîíîìíûì ñáðîñîâûì èíêëèíîìåòðîì ÑÈ-1 ñ ìî-
äóëåì âèáðîìåòðèè “Âèáðî” [2]. Ïîñòðîåííàÿ íà
áàçå ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ ñ òðåìÿ ñòå-
ïåíÿìè ñâîáîäû, ôåððîçîíäîâ è àêñåëåðîìåòðîâ,
àïïàðàòóðà òðåáîâàëà äàëüíåéøåãî óñîâåðøåíñòâî-
âàíèÿ. Ïîçèòèâíûé îïûò ñîçäàíèÿ ñêâàæèííûõ
ïðèáîðîâ (çàáîéíîãî âèáðîìåòðè÷åñêîãî ìîäóëÿ
“Âèáðî”) ñ èñïîëüçîâàíèåì ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ
àêñåëåðîìåòðîâ “Analog Devices” ïîçâîëèë àâòî-
ðàì ïðåäëîæèòü èäåþ ðàçðàáîòêè ýêñïåðèìåí-
òàëüíîãî îáðàçöà èíêëèíîìåòðà íà îñíîâå ñèñòå-
ìû îäíîîñíûõ ãèðîñêîïè÷åñêèõ ÌEMS-äàò÷èêîâ
âîëíîâîãî òèïà.
Èçìåðèòåëüíûé áëîê ñîçäàííîãî ïðèáîðà ñî-
ñòîèò èç àêñåëåðîìåòðîâ, ìàãíèòîìåòðîâ è âîëíî-
âûõ òâåðäîòåëüíûõ ãèðîñêîïîâ (ðèñ. 6).
Èñïîëüçîâàíèå òàêîé ñõåìû äàò÷èêîâ ïðè íå-
çíà÷èòåëüíîì óâåëè÷åíèè ãàáàðèòîâ ïðèáîðà è
óðîâíÿ ïîòðåáëåíèÿ ýíåðãèè ïîçâîëÿåò äóáëèðî-
âàòü èçìåðåíèÿ óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ äâóìÿ íåçà-
âèñèìûìè ñèñòåìàìè ðåãèñòðàöèè.  êà÷åñòâå
ìèêðîìåõàíè÷åñêîãî ãèðîñêîïà ïðèìåíåíû äàò÷è-
êè òèïà CRS05-01 (“Silicon Sensing”) [19].
Ëàáîðàòîðíûå èññëåäîâàíèÿ è êàëèáðîâêà èç-
ìåðèòåëüíîé ñèñòåìû ïðîâîäèëèñü íà ñïåöèàëü-
íîì ãèðîñêîïè÷åñêîì ñòåíäå. Âûïîëíåí àíàëèç
äàííûõ êîíòðîëÿ ñòàáèëüíîñòè ïàðàìåòðîâ ïðè-
áîðà âî âðåìåíè è ïðè ðàçëè÷íûõ òåìïåðàòóðíûõ
ðåæèìàõ (ðèñ. 7). Ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé äàò÷è-
êîâ â óñëîâèÿõ âàðèàöèè òåìïåðàòóðû äàëè âîç-
ìîæíîñòü ïðîñëåäèòü èçâåñòíóþ òåíäåíöèþ ê
äðåéôó ïîêàçàíèé MEMS-óñòðîéñòâ è âûðàáîòàòü
ðåêîìåíäàöèè îòíîñèòåëüíî òåìïåðàòóðíîé ñòà-
áèëèçàöèè áëîêà ãèðîñêîïè÷åñêîãî ïðåîáðàçîâà-
òåëÿ. Ðàçðàáîò÷èêàìè áûëà ñïðîåêòèðîâàíà è ðåà-
ëèçîâàíà â îïûòíîì îáðàçöå àïïàðàòóðû ñõåìà
òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëèçàöèè, ôóíêöèåé êîòîðîé
ñòàëî îáåñïå÷åíèå òåìïåðàòóðû èçìåðèòåëüíîãî
áëîêà â äèàïàçîíå îò 60 äî 90±1 °Ñ. Ïðè ýòîì
ïîðîã òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëèçàöèè ìîæåò óñòà-
íàâëèâàòüñÿ â çàâèñèìîñòè îò ðåàëüíûõ ñêâàæèí-
íûõ óñëîâèé ïðèìåíåíèÿ èíêëèíîìåòðà.
Ðèñ. 6. Âíåøíèé âèä ïåðâè÷íûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé èíêëèíîìåòðà: à – òðåõêîìïîíåíòíûé ìàãíèòîìåòð ïðîìûøëåííîãî
èñïîëíåíèÿ; á – àêñåëåðîìåòð – åìêîñòíûé äèôôåðåíöèàëüíûé äàò÷èê îðèãèíàëüíîãî èñïîëíåíèÿ; â – âîëíîâîé
òâåðäîòåëüíûé ãèðîñêîï – äàò÷èê óãëîâîé ñêîðîñòè ïðîìûøëåííîãî èñïîëíåíèÿ
à á â
32 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
Àíàëèç âîçìîæíûõ ïîãðåøíîñòåé ãðàäóèðîâ-
êè (êàê ñëåäñòâèå íåëèíåéíîé çàâèñèìîñòè âû-
õîäíîãî ñèãíàëà äàò÷èêà îò óãëà íàêëîíà) è âðå-
ìåííîé ñòàáèëüíîñòè ïîêàçàíèé ãèðîäàò÷èêà ïðè
âîçäåéñòâèè òåìïåðàòóðíûõ âàðèàöèé è äèíàìè-
÷åñêèõ óäàðíûõ íàãðóçîê ïîêàçàë ïðèíöèïèàëü-
íóþ âîçìîæíîñòü îáåñïå÷åíèÿ òî÷íîñòè îïðåäå-
ëåíèÿ àçèìóòàëüíîé îðèåíòàöèè ñêâàæèíû íà
óðîâíå ±15° â òå÷åíèå îäíîãî ÷àñà èçìåðåíèé ïîñ-
ëå âûõîäà ïðèáîðà â ðàáî÷èé ðåæèì. Òî÷íîñòü
îïðåäåëåíèÿ çåíèòíîãî óãëà ñîñòàâëÿåò ±0,2° âî
âñåì äèàïàçîíå åãî èçìåðåíèé. Òî÷íîñòü îïðåäå-
ëåíèÿ óãëà àïñèäàëüíîé îðèåíòàöèè (âèçèðíîãî
óãëà) çàâèñèò îò çíà÷åíèÿ çåíèòíîãî óãëà è êî-
ëåáëåòñÿ â ïðåäåëàõ 10±2°. Èòîãîì ëàáîðàòîðíûõ
èñïûòàíèé è êàëèáðîâîê èíêëèíîìåòðà íà îñíîâå
ãèðîñêîïîâ ìèêðîìåõàíè÷åñêîãî òèïà è ñïåöèà-
ëèçèðîâàííîãî ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ ñòàëè
ðàáîòû ïî îïðåäåëåíèþ óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ ïðî-
ñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè ó÷åáíîé èíæåíåðíî-
ãåîëîãè÷åñêîé ñêâàæèíû ãëóáèíîé 18 ì.
 ïðîèçâîäñòâåííûõ óñëîâèÿõ îáðàçåö ñîçäàí-
íîé àâòîíîìíîé èíêëèíîìåòðè÷åñêîé àïïàðàòóðû
áûë îïðîáîâàí ïðè áóðåíèè ãëóáîêîé ðàçâåäî÷-
íîé íåôòåãàçîâîé ñêâàæèíû â öåíòðàëüíîé ÷àñòè
Äíåïðîâñêî-Äîíåöêîé âïàäèíû. Òåêóùèé êîíò-
ðîëü òðàåêòîðèè ñêâàæèíû ïðîâîäèëñÿ êàê îáû÷-
íî, â ðåæèìå òî÷å÷íûõ èçìåðåíèé ñåðèéíîé àï-
ïàðàòóðîé òèïà ÊÈÒ íà êàðîòàæíîì êàáåëå.
Ïðîâîäêà ñòâîëà ñêâàæèíû â ðàéîíå ñîëÿíîãî
äèàïèðà ïðèâåëà ê çíà÷èòåëüíîìó èñêðèâëåíèþ
ïðîôèëÿ â ïðèøòîêîâîé çîíå è óñëîæíèëà âîç-
ìîæíîñòè äàëüíåéøåãî êîíòðîëÿ åå òðàåêòîðèè.
Óâåëè÷åíèå ñðåäíèõ çíà÷åíèé çåíèòíîãî óãëà ñ
~3° íà ãëóáèíå 2000 ì äî ~40° íà ãëóáèíå 2800 ì
îãðàíè÷èëî ïðîäâèæåíèå ñêâàæèííîãî ïðèáîðà íà
êàáåëå íà äàííîì èíòåðâàëå ñòâîëà ñêâàæèíû
(ðèñ. 8). Íåîáõîäèìîñòü îáñàäêè êîëîííîé òðóá
èñêðèâë¸ííîãî ó÷àñòêà ñòâîëà ñêâàæèíû äëÿ ïðå-
äîòâðàùåíèÿ âîçìîæíûõ àâàðèéíûõ ñèòóàöèé â
äàëüíåéøåì ñòàëà ïðè÷èíîé íåýôôåêòèâíîñòè èí-
êëèíîìåòðè÷åñêîé àïïàðàòóðû íà ìàãíèòîìåòðè-
÷åñêèõ äàò÷èêàõ. Âîçíèêøàÿ ïðîèçâîäñòâåííàÿ
íåîáõîäèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ãèðîñêîïè÷åñêèõ
äàò÷èêîâ êîíòðîëÿ óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ ïîäòâåð-
æäàåò öåëåñîîáðàçíîñòü ïðèìåíåíèÿ ðàçðàáîòàí-
Ðèñ. 7. Ðåçóëüòàòû ëàáîðàòîðíûõ èññëåäîâàíèé ìèêðîìåõàíè÷åñêîãî ãèðîñêîïè÷åñêîãî äàò÷èêà íà ñòåíäîâîì îáîðóäîâà-
íèè: à – ãðàôèê òåìïåðàòóðíîé ñòàáèëèçàöèè âî âðåìåíè; á – ãðàäóèðîâî÷íàÿ êðèâàÿ – çàâèñèìîñòü óðîâíÿ ñèãíàëà
ãèðîñêîïè÷åñêîãî äàò÷èêà (â åä. ÀÖÏ) îò óñòàíîâëåííîé óãëîâîé ñêîðîñòè
à
á
33ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
íîãî àâòîðàìè àâòîíîìíîãî èíêëèíîìåòðà. Îñíîâ-
íîé çàäà÷åé ïðîâåäåííûõ èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ
èññëåäîâàíèé áûëî ïîëó÷åíèå òðàåêòîðèè ñêâà-
æèíû â ïðîöåññå áóðåíèÿ îò òî÷êè íàáîðà ñóùå-
ñòâåííîé êðèâèçíû (íà ãëóáèíå ïðèáëèçèòåëüíî
2000 ì) äî îòìåòêè òåêóùåãî çàáîÿ.
Ìåòîäèêà ïðîâåäåíèÿ èçìåðåíèé MEMS-èí-
êëèíîìåòðîì â èññëåäóåìîé ñêâàæèíå áûëà ñëå-
äóþùåé:
- ïðåäâàðèòåëüíàÿ êàëèáðîâêà è ïðîâåðêà ïðè-
áîðà ïåðåä ñïóñêîì â ñêâàæèíó;
- âûáîð è óñòàíîâêà íåîáõîäèìûõ ïðîãðàììíûõ
ïàðàìåòðîâ ôóíêöèîíèðîâàíèÿ àïïàðàòóðû â
àâòîíîìíîì ðåæèìå;
- ñïóñê ïðèáîðà ïîä äàâëåíèåì ïðîìûâî÷íîé
æèäêîñòè íà çàáîé ñêâàæèíû ïåðåä ïëàíîâûì
ïîäú¸ìîì êîëîííû áóðîâûõ òðóá;
- çàïèñü óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ òðàåêòîðèè ñêâà-
æèíû â íåïðåðûâíîì ðåæèìå â èíòåðâàëå
1962–3138 ì âî âíóòðåííþþ ôëýø-ïàìÿòü
ïðè ïîäú¸ìå áóðîâîãî èíñòðóìåíòà;
- ñ÷èòûâàíèå è îáðàáîòêà íà ïîâåðõíîñòè äàí-
íûõ ñ ïðèáîðà.
Èñïîëüçîâàíèå òàêîé ñõåìû ïîëó÷åíèÿ äàí-
íûõ ïîçâîëèëî íå òîëüêî îñóùåñòâèòü èíêëèíî-
ìåòðè÷åñêèå èçìåðåíèÿ ñ ìèíèìàëüíûì âëèÿíè-
åì íà áóðîâîé ïðîöåññ, íî è çàìåðèòü òðàåêòîðèþ
ñòâîëà ñêâàæèíû îò çàáîÿ ê óñòüþ, à òàêæå ïðîâåñ-
òè èçìåðåíèÿ èíòåðåñóþùåãî òåêóùåãî ïðèçàáîé-
íîãî ó÷àñòêà ñêâàæèíû â íà÷àëüíîå âðåìÿ ðàáîòû
ïðèáîðà ñ íåçíà÷èòåëüíûìè ïîãðåøíîñòÿìè äðåé-
ôà ïîêàçàíèé. Äóáëèðîâàíèå èçìåðåíèé óãëîâûõ
ïàðàìåòðîâ àâòîíîìíûì ãèðîñêîïîì è ïðèáîðîì
ÊÈÒ â èíòåðâàëå 1962–2925 ì äàëî âîçìîæíîñòü
ñðàâíèòü ðåçóëüòàòû îïûòíîãî ïðèáîðà ñ äàííû-
ìè ñåðèéíîé àïïàðàòóðû. Çíà÷åíèÿ çåíèòíîãî
óãëà, çàðåãèñòðèðîâàííûå àâòîíîìíîé ñáðîñîâîé
àïïàðàòóðîé è ïðèáîðîì íà êàáåëå â îáëàñòè íà-
áîðà êðèâèçíû òðàåêòîðèè ñêâàæèíû (ðèñ. 9),
â öåëîì èìåþò õîðîøóþ ïîâòîðÿåìîñòü ðåçóëü-
òàòîâ ñ ìàêñèìàëüíûìè ðàñõîæäåíèÿìè çíà÷åíèé
Ðèñ. 8. Òðàåêòîðèÿ ñòâîëà èññëåäóåìîé ñêâàæèíû (ñîîòíî-
øåíèå ãîðèçîíòàëüíîãî è âåðòèêàëüíîãî ìàñøòàáîâ 2:1).
Ñèíèì öâåòîì âûäåëåí èíòåðâàë ïðîâåäåíèÿ èíêëèíî-
ìåòðèè òîëüêî ïðèáîðîì ÊÈÒ, êðàñíûì – èññëåäîâàíèÿ
òîëüêî àïïàðàòóðîé íà ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïàõ,
çåëåíûì – ó÷àñòîê ïåðåêðûòèÿ ðàáîò ïðèáîðîâ ÊÈÒ è
MEMS-ãèðîñêîïà
Ðèñ. 9. Ñðàâíåíèå çíà÷åíèé çåíèòíîãî óãëà â èíòåðâàëå ãëóáèí 1960–3140 ì ïî äàííûì ïðèáîðà ÊÈÒ (çåëåíàÿ êðèâàÿ)
è àïïàðàòóðû ñ èñïîëüçîâàíèåì MEMS-äàò÷èêîâ (êðàñíàÿ êðèâàÿ)
34 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
ëîãèé ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü èíñòðóìåíòàëüíûå
ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ïðèáîðû â êà÷åñòâå èíêëèíî-
ìåòðè÷åñêîãî äàò÷èêà. Ñóùåñòâóþùèå íåäîñòàòêè
MEMS-äàò÷èêîâ (íåâûñîêèå òåðìî-, âèáðîóñòîé-
÷èâîñòü, òî÷íîñòü, ñóùåñòâåííûé äðåéô íóëåâîé
îòìåòêè âî âðåìåíè) â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè óñò-
ðàíåíû çà ïîñëåäíèå íåñêîëüêî ëåò êàê â ïðèáîðàõ
“ìàññîâîãî” ïðèìåíåíèÿ, òàê è â óçêîñïåöèàëèçè-
ðîâàííîì ñåãìåíòå MEMS-êîìïîíåíò. Î÷åâèäíûå
ïðåèìóùåñòâà (íåáîëüøàÿ ìàññà, ìàëûå ãàáàðèòû,
íèçêèé óðîâåíü ïîòðåáëåíèÿ ýíåðãèè) íà ôîíå
ñíèæåíèÿ öåí îòêðûâàþò ïåðñïåêòèâû ñîçäàíèÿ
êîìïàêòíûõ, ýíåðãîýôôåêòèâíûõ, íåäîðîãèõ è
äîñòàòî÷íî òî÷íûõ îáðàçöîâ èíêëèíîìåòðè÷åñêîé
àïïàðàòóðû. Ìàëûå ìàññîãàáàðèòíûå ïàðàìåòðû
ïîçâîëÿþò èñïîëüçîâàòü MEMS-äàò÷èêè â êîìï-
ëåêñå ñ àïïàðàòóðîé íà îñíîâå ìàãíèòîìåòðîâ è
àêñåëåðîìåòðîâ, ÷òî ñóùåñòâåííî ðàñøèðÿåò åå
òî÷íîñòü è îáëàñòü èñïîëüçîâàíèÿ.
Îïûò ñîçäàíèÿ àâòîíîìíîé àïïàðàòóðû ñáðî-
ñîâîãî òèïà ïîçâîëèë ðàçðàáîò÷èêàì âêëþ÷èòü
èçìåðèòåëüíûé áëîê MEMS-ãèðîñêîïà â ñîñòàâ
èìåþùåãîñÿ àâòîíîìíîãî ïðèáîðà ñ àêñåëåðîìåò-
ðè÷åñêèìè è ìàãíèòíûìè äàò÷èêàìè. Ðàçðàáîòàí-
íûé àâòîðàìè îáðàçåö èíêëèíîìåòðè÷åñêîé àïïà-
ðàòóðû íà áàçå ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ
âîëíîâîãî òèïà óñïåøíî ïðîøåë ëàáîðàòîðíûå
ñòåíäîâûå èñïûòàíèÿ. Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåí-
òàëüíûå äàííûå íà ó÷àñòêå ñòâîëà ñêâàæèíû ñ
áîëüøîé êðèâèçíîé äîñòàòî÷íî õîðîøî êîððåëè-
ðóþòñÿ ñ èçìåðåíèÿìè, ïðîâåäåííûìè ñåðèéíîé
èíêëèíîìåòðè÷åñêîé àïïàðàòóðîé.
Èòîãîì ïðîâåäåííûõ ðàáîò ïî ðàçðàáîòêå, ñî-
çäàíèþ è èñïûòàíèþ îáðàçöà ñêâàæèííîãî ïðè-
áîðà ñòàëî ïîäòâåðæäåíèå ïåðñïåêòèâ âíåäðåíèÿ
ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ äàò÷èêîâ â ñîâðåìåííóþ èí-
êëèíîìåòðè÷åñêóþ àïïàðàòóðó è âîçìîæíîñòü, â
íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ, âûïîëíÿòü âîçíèêàþùèå íå-
ñòàíäàðòíûå òåõíîëîãè÷åñêèå çàäà÷è â îáëàñòè
ïîäçåìíîé ñêâàæèííîé ãåîíàâèãàöèè.
çåíèòà 1,5–2° (â îáëàñòè çíà÷åíèé óãëîâ 30–45°)
äî 4° (â îáëàñòè îò 0° äî 10°). Èíôîðìàöèÿ îá
èçìåíåíèè àçèìóòàëüíîãî óãëà â èíòåðâàëå ãëó-
áèí 1960–3140 ì ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 10. Ðåçêîå
èçìåíåíèå âåëè÷èíû àçèìóòà íà îòìåòêå 3050–
3100 ì ñâÿçàíî ñ ïîñàäêîé ïðèáîðà â ðàéîíå äî-
ëîòà. Ñðàâíåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè èçìåðåíèé ñåðèé-
íîé àïïàðàòóðîé íå ïðîâîäèëèñü ïî ïðè÷èíàì,
ðàññìîòðåííûì âûøå.
 èòîãå äàííûå ãèðîñêîïè÷åñêîãî èíêëèíî-
ìåòðà ïîçâîëèëè íå òîëüêî îïðåäåëèòü òðàåêòî-
ðèþ ñòâîëà îáñàæåííîé ñêâàæèíû â èññëåäóåìîì
ïðîáëåìíîì èíòåðâàëå, íî è îáîñíîâàòü íåîáõî-
äèìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ çàáîéíîé òåëåìåòðè÷åñêîé
ñèñòåìû äëÿ äàëüíåéøåãî óãëóáëåíèÿ çàáîÿ ñêâà-
æèíû è åãî âûõîäà íà ïðîåêòíóþ ãëóáèíó. Ïîëó-
÷åííûå ïîëîæèòåëüíûå ðåçóëüòàòû èñïûòàíèé
èíêëèíîìåòðà íà îñíîâå îäíîîñíûõ MEMS-ãè-
ðîñêîïîâ ïîäòâåðäèëè ïåðñïåêòèâíîñòü èñïîëü-
çîâàíèÿ ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ äàò÷èêîâ â êà÷åñòâå
èçìåðèòåëüíîé ñèñòåìû àïïàðàòóðû ïîäçåìíîé
ãåîíàâèãàöèè.
Âûâîäû. Íàâèãàöèÿ íåôòåãàçîâûõ ñêâàæèí êàê
ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ãåîëîãî-ãåîôèçè÷åñêîãî ñîïðîâîæ-
äåíèÿ áóðåíèÿ èãðàåò îãðîìíóþ ðîëü â ñòðóêòóðå
ãåîëîãî-ðàçâåäî÷íîãî ïðîöåññà, îïðåäåëÿÿ â çíà-
÷èòåëüíîé ñòåïåíè åãî óñïåøíîñòü. Âîçðàñòàþùèå
òðåáîâàíèÿ ê òî÷íîñòè è îïåðàòèâíîñòè èíêëèíî-
ìåòðè÷åñêîé èíôîðìàöèè â óñëîâèÿõ ïðîâîäêè
íàêëîííûõ è ãîðèçîíòàëüíûõ ó÷àñòêîâ ðåàëèçóþò-
ñÿ çà ñ÷åò ïðèâëå÷åíèÿ íîâûõ ìåòîäèê ïîëó÷åíèÿ
äàííûõ î ïðîñòðàíñòâåííîé îðèåíòàöèè ñòâîëà
ñêâàæèíû è âíåäðåíèÿ ñîâðåìåííîé àïïàðàòóðû.
Îäíàêî âñå òèïû èíêëèíîìåòðè÷åñêèõ ïðåîáðàçî-
âàòåëåé, èñïîëüçóåìûå â ïðàêòèêå, íàðÿäó ñ äîñòî-
èíñòâàìè èìåþò íåäîñòàòêè, ñâÿçàííûå ñ óñëîâèÿ-
ìè è îñîáåííîñòÿìè ïðèìåíåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, ïðîáëåìà âûáîðà îïòèìàëü-
íîãî äàò÷èêà èçìåðåíèÿ óãëîâûõ ïàðàìåòðîâ äî-
ñòàòî÷íî íåïðîñòà. Ðàçâèòèå ñîâðåìåííûõ òåõíî-
Ðèñ. 10. Ôðàãìåíò ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé àçèìóòàëüíîãî óãëà â èíòåðâàëå ãëóáèí 1960–3140 ì ïî äàííûì MEMS-
ãèðîñêîïà
35ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
1. Àêñåëüðîä Ñ.Ì. Ìåòîäû îïåðåæàþùåé íàâèãàöèè ïðè
áóðåíèè ãîðèçîíòàëüíûõ ñêâàæèí (ïî ìàòåðèàëàì çà-
ðóáåæíîé ëèòåðàòóðû) // ÍÒÂ “Êàðîòàæíèê”. –
2012. – Âûï. 9 (219). – Ñ. 87–127.
2. Àíäðóùåíêî Â.À. Ñáðîñîâûé èíêëèíîìåòð – ñðåäñòâî
ïîñòîÿííîãî îïåðàòèâíîãî êîíòðîëÿ òðàåêòîðèè ñòâî-
ëà ñêâàæèíû â ïðîöåññå áóðåíèÿ / Â.À. Àíäðóùåíêî,
Â.Í. Êóðãàíñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Í.Â. Ïåòðóê,
Â.Í. Ïåòðóê, Ì.È. Øèðìàíîâ, À.È. Óäîâè÷åíêî //
Òàì æå. – 2008. – Âûï. 3. – Ñ. 35–41.
3. Çàèêî À.È. Èíòåãðèðîâàííàÿ èçìåðèòåëüíàÿ ñèñòåìà
äëÿ ïîäçåìíîé íàâèãàöèè íà áàçå ôåððîçîíäîâ, àêñå-
ëåðîìåòðîâ è ãèðîñêîïîâ. – [Ýëåêòðîí. ðåñóðñ] /
À.È. Çàèêî, Ã.À. Èâàíîâà // Íåôòåãàç. äåëî. – 2012. –
¹ 6. – Ñ. 285–292. – Ðåæèì äîñòóïà: http://
www.ogbus.ru/authors/ZaikoAI/ZaikoAI_1.pdf. – Çàãëà-
âèå ñ ýêðàíà.
4. Êîâøîâ Ã.Í. Ïðèáîðû êîíòðîëÿ ïðîñòðàíñòâåííîé
îðèåíòàöèè ñêâàæèí ïðè áóðåíèè. – Óôà: ÓÃÍÒÓ,
2001. – 228 ñ.
5. Êîíîïëåâ Á.Ã. Êîìïîíåíòû ìèêðîñèñòåìíîé òåõíèêè.
×. 1. – Òàãàíðîã: Èçä-âî ÒÒÈ ÞÔÓ, 2009. – 117 ñ.
6. Ëþáèìöåâ À.È. Èíêëèíîìåòðû íà îñíîâå íåïîäâèæ-
íûõ äàò÷èêîâ: Àïïàðàòíîå è ìàòåìàòè÷åñêîå îáåñïå-
÷åíèå: Äèñ. … êàíä. òåõí. íàóê. – Óôà, 2004. – 194 ñ.
7. Ìàëþãà À.Ã. Èíêëèíîìåòðû äëÿ èññëåäîâàíèÿ ãëóáî-
êèõ è ñâåðõãëóáîêèõ ñêâàæèí. – Òâåðü: ÍÒÏ “Ôàê-
òîð”, 2002. – 520 ñ.
8. Ìóñàëèìîâ Â.Ì. Ðàñ÷¸ò íàä¸æíîñòè óïðóãèõ ýëåìåíòîâ
ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ: Ó÷åá. ïîñîáèå /
Â.Ì. Ìóñàëèìîâ, Þ.À. Ðîòö, Ñ.À. Àñòàôüåâ, À.Â. Àì-
âðîñüåâà. – ÑÏá. : ÍÈÓ ÈÒÌÎ, 2012. – 127 ñ.
9. Íåêðàñîâ ß.À. Ìåòîäû ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè ñúåìà
èíôîðìàöèè â ìèêðîìåõàíè÷åñêèõ ãèðîñêîïàõ:
Äèñ. … êàíä. òåõí. íàóê. – ÑÏá., 2007. – 126 ñ.
10. ÍÏÏ “Àçèìóò” – Ïðîäóêöèÿ. – [Ýëåêòðîí. ðåñóðñ] //
Ðåæèì äîñòóïà: http://www.azimuth.org.ua/product.html. –
Íàçâàíèå ñ äîìàøíåé ñòðàíèöû Èíòåðíåòà.
11. Îâ÷èííèêîâà Í.À. Èññëåäîâàíèå äèíàìèêè è èíôîð-
ìàöèîííûõ õàðàêòåðèñòèê äâóìåðíîãî ìèêðîìåõàíè-
÷åñêîãî ãèðîñêîïà ðîòîðíîãî òèïà: Àâòîðåô. äèñ. ...
êàíä. òåõí. íàóê. – ÑÏá., 2011. – 19 ñ.
12. Ïàò. 2387828 RU, ÌÏÊ E21B47/022, G01C19/00.
Ñïîñîá îïðåäåëåíèÿ óãëîâîé îðèåíòàöèè ñêâàæèí ãè-
ðîñêîïè÷åñêèì èíêëèíîìåòðîì / Áåëîâ Å.Ô., Áåëîâ Ì.Å.
(RU); ÎÎÎ “Òðåíä” ( RU). – ¹ 2008141502/03; çàÿâ.
22.10.2008; îïóáë. 27.04.2010. – 4 ñ.
13. Ïëîòíèêîâ Ï.Ê. Ýëåìåíòû òåîðèè ðàáîòû îäíîé ðàç-
íîâèäíîñòè áåñïëàòôîðìåííûõ èíåðöèàëüíûõ ñèñòåì
îðèåíòàöèè // Ãèðîñêîïèÿ è íàâèãàöèÿ. – 1999. –
¹ 3 (26). – Ñ. 23–35.
14. Ðàñïîïîâ Â.ß. Ìèêðîìåõàíè÷åñêèå ïðèáîðû. – Ì.:
Ìàøèíîñòðîåíèå, 2007. – 399 ñ.
15. Òåðåøèí Â.Ã. Ê âîïðîñó âûáîðà äèíàìè÷åñêè
íàñòðàèâàåìûõ è âîëîêîííî-îïòè÷åñêèõ ãèðîñêîïîâ
äëÿ èíêëèíîìåòðè÷åñêîé ñèñòåìû / Â.Ã. Òåðåøèí,
Ã.À. Èâàíîâà // Âåñòí. ÓÃÀÒÓ. – 2012. – ¹ 1(46). –
Ñ. 62–69.
16. ×è÷èíàäçå Ì.Â. Ïîäçåìíàÿ íàâèãàöèÿ ïðîáëåìû è ïóòè
ðåøåíèÿ / Ì.Â. ×è÷èíàäçå, Ã.Â. Ïîïîâ, Þ.Á. Ëþ-
ñèí // Ìàòåðèàëû VII Ñ.-Ïåòåðá. ìåæäóíàð. êîíô. ïî
èíòåãðèðîâàííûì íàâèãàöèîííûì ñèñòåìàì. – Ì.,
2000. – Ñ. 97–99.
17. Øàïîøíèêîâ À.Ì. Èññëåäîâàíèå èíêëèíîìåòðè÷å-
ñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ñ òðåõêîìïîíåíòíûìè ìàãíè-
òîìåòðàìè â ïðîãðàììíî óïðàâëÿåìûõ ìàãíèòíûõ ïî-
ëÿõ: Àâòîðåô. äèñ. ... êàíä. òåõí. íàóê. – Óôà, 2011. –
16 ñ.
18. Øåðâàøèäçå Â.Â. Àâòîíîìíûé áåñïëàòôîðìåííûé ãè-
ðîñêîïè÷åñêèé èíêëèíîìåòðè÷åñêèé êîìïëåêñ
ÈÃÌÍ-73-120/100 / Â.Â. Øåðâàøèäçå, Â.Ï. Øêëÿð,
Â.Â. Êàðìàçåíêî, Â.Ô. Ìàêàð÷óê, Ñ.Í. Ëåîíåíêî //
ÍÒÂ “Êàðîòàæíèê”. – 2005. – Âûï. 3–4. – Ñ. 176–186.
19. CRS05 Angular Rate Sensor [Electronic resource] // Mode
of access: http://www.siliconsensing.com/wp-content/
uploads/2010/04/CRS05_Datasheet.pdf. – Title from the
screen.
20. Stockholm Precision Tools AB [Electronic resource] //
Mode of access: http://www.stockholmprecisiontools.com/
ru/. – Title from the screen.
21. SureShot™ Measurement-While-Drilling (MWD) System
[Electronic resource] // Mode of access: http://www.aps-
tech.com/products/mwd-lwd/sureshot-mwd-system.php. –
Title from the screen.
ÓÄÊ 550.8.08
ÏÐÀÊÒÈ×Ͳ ÐÅÇÓËÜÒÀÒÈ ËÀÁÎÐÀÒÎÐÍÈÕ ÒÀ ÑÂÅÐÄËÎÂÈÍÍÈÕ ÂÈÏÐÎÁÓÂÀÍÜ
ÀÂÒÎÍÎÌÍÎÃÎ ²ÍÊ˲ÍÎÌÅÒÐÀ ÍÀ ÎÑÍβ ̲ÊÐÎÌÅÕÀͲ×ÍÈÕ Ã²ÐÎÑÊÎϲÂ
ÕÂÈËÜÎÂÎÃÎ ÒÈÏÓ
Â.Î. Àíäðóùåíêî1, Â.Ì. Êóðãàíñüêèé1, Ã.Ì. Çðàæåâñüêèé1, ².Â. Ò³øàºâ1, Â.Ã. Áóãð³é2, Â.Ì. Ïåòðóê3
1Êè¿âñüêèé íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò ³ìåí³ Òàðàñà Øåâ÷åíêà, âóë. Âàñèëüê³âñüêà, 90, Êè¿â 03022, Óêðà¿íà
2OOO “²íòåãðîâàí³ ð³øåííÿ Íàäðà”, âóë. Äóáðîâèöüêà, 28, Êè¿â 04114, Óêðà¿íà, e-mail: _bvg_@ukr.net
3ÍÒ ÂÀÒ ÁÊ “Áóêðîñ ÑÅвє, âóë. Ïîëîâêè 88/1; âóë. Ìîíàñòèðñüêà 12, Ïîëòàâà 36034, Óêðà¿íà
Íàâåäåíî ³íôîðìàö³þ ïðî ïîòî÷íèé ñòàí ó ñôåð³ ³íêë³íîìåòðè÷íèõ âèì³ðþâàíü, â³äì³÷åíî ñó÷àñí³ òåíäåíö³¿
ðîçâèòêó òåõí³êî-ìåòîäè÷íî¿ áàçè ïðîñòîðîâîãî êîíòðîëþ òðàºêòî𳿠ãëèáîêèõ íàôòîãàçîâèõ ñâåðäëîâèí. Ïðî-
àíàë³çîâàíî îñîáëèâîñò³ çàñòîñóâàííÿ ð³çíèõ òèï³â ³íêë³íîìåòðè÷íèõ ïåðåòâîðþâà÷³â, îá´ðóíòîâàíî àêòóàëüí³ñòü
ðîçðîáêè ñâåðäëîâèííî¿ àïàðàòóðè ç âèêîðèñòàííÿì ñó÷àñíèõ ì³êðîìåõàí³÷íèõ äàò÷èê³â (MEMS) êóòîâèõ ïà-
ðàìåòð³â. Ïîäàíî ðåçóëüòàòè ñòåíäîâèõ äîñë³äæåíü àâòîíîìíîãî ã³ðîñêîï³÷íîãî MEMS-³íêë³íîìåòðà òà ìàòå-
ð³àëè ³íêë³íîìåòðè÷íî¿ çéîìêè â óìîâàõ áóð³ííÿ ñâåðäëîâèíè ç³ ñêëàäíèì ïðîô³ëåì ñòîâáóðà.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ã³ðîñêîï³÷í³ ³íêë³íîìåòðè÷í³ ïåðåòâîðþâà÷³, ³íêë³íîìåòð ñêèäíîãî òèïó, ïàðàìåòðè ïðîñòîðîâî¿
îð³ºíòàö³¿ ñâåðäëîâèíè, ì³êðîìåõàí³÷í³ äàò÷èêè.
36 ISSN 1684-2189 GEOINFORMATIKA, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
PRACTICAL RESULTS OF LABORATORY AND BOREHOLE TESTS
OF AUTONOMOUS INCLINOMETER ON THE BASIS
OF WAVE TYPE MICROMECHANICAL GYROSCOPE
V.A. Andrushenko1, V.N. Kurgansky1, G.M. Zrazhevsky1, I.V. Tishaev1, V.G. Bugriy2, V.N. Petruk3
1Taras Shevchenko National University of Kyiv, Vasilkovskaya St, 90, Kiev 03022, Ukraine
2JSC “NADRA Integrated Solutions”, Dubrovitskaya St, 28, Kyiv 04114, Ukraine, e-mail: _bvg_@ukr.net
3PubJSC “BUKROS Drilling Company”, Polovki 88/1 St, Monastirskaya St, 12, Poltava 36034, Ukraine
The article presents information on the state-of-the art in the field of directional survey, as well as modern development
tendencies of the technological and methodological basis of spatial control of deep oil-and-gas well trajectory. Application
peculiarities of different types of directional transformers are analyzed, and urgency in designing borehole equipment
constructed with the use of modern micromechanical (MEMS) sensors of angular parameter, is grounded. Test bench
laboratory examination results of autonomous gyroscopic MEMS-inclinometer and directional fieldwork materials in
terms of well drilling with a complex well profile are given.
Keywords: gyroscopic directional transformers, shift type inclinometer, parameters of spatial orientation, micromechanical
sensors.
References:
1. Aksel’rod S.M. Metody operezhayushchey navigatsii pri burenii gorizontal’nykh skvazhin (po materialam zarubezhnoy literatury)
[Advance navigation in horizontal drilling (based on foreign publications)]. Karotazhnik [Logger], 2012, no. 9, pp. 87-127.
2. Andrushchenko V.A., Kurganskiy V.N., Tishaev I.V., Petruk N.V., Petruk V.N., Shirmanov M.I., Udovichenko A.I. Sbrosovyy
inklinometr - sredstvo postoyannogo operativnogo kontrolya traektorii stvola skvazhiny v protsesse bureniya [Shift inclinometer –
tool of constant operational control of borehole trajectory during the drilling]. Karotazhnik [Logger], 2008, no. 3, pp. 35-41.
3. Zaiko A.I., Ivanova G.A. Integrirovannaya izmeritel’naya sistema dlya podzemnoy navigatsii na baze ferrozondov, akselerometrov
i giroskopov [The integrated measuring system for underground navigation based on flux-gates meters, accelerometers and
gyroscopes]. Neftegazovoe delo [Oil and Gas Business], 2012, issue 6, pp. 285-292. Available at: http://www.ogbus.ru/authors/
ZaikoAI/ZaikoAI_1.pdf
4. Kovshov G.N. Pribory kontrolya prostranstvennoy orientatsii skvazhin pri burenii [Devices for Control of Spatial Orientation of
Borehole during Drilling]. Ufa, State Petroleum Technological University, 2001, 228 p.
5. Konoplev B.G. Komponenty mikrosistemnoy tekhniki. Chast’ 1 [Components of Microsystem Techniques. Part 1]. Taganrog,
Southern Federal University, 2009, 117 p.
6. Lyubimtsev A.I. Inklinometry na osnove nepodvizhnykh datchikov: Apparatnoe i matematicheskoe obespechenie. Dis. … kand.
tekhn. nauk [Inclinometers on the basis of fixed sensors. Hardware and mathematical support. D-r Philosophy (technical sci.)
diss.]. Ufa, 2004, 194 p.
7. Malyuga A.G. Inklinometry dlya issledovaniya glubokikh i sverkhglubokikh skvazhin [Inclinometers for exploration of deep and
ultradeep boreholes]. Tver, Faktor, 2002, 520 p.
8. Musalimov V.M., Rotts Yu.A., Astaf’ev S.A., Amvros’eva A.V. Raschet nadezhnosti uprugikh elementov mikromekhanicheskikh
giroskopov [Reliability calculation of elastic elements of micromechanical gyroscopes]. St. Petersburg, National research
university of information technologies, mechanics and optics, 2012, 126 p.
9. Nekrasov Ya.A. Metody povysheniya tochnosti s’ema informatsii v mikromekhanicheskikh giroskopakh. Dis kand. tekhn. nauk
[Accuracy enhancement methods of information retrieval in micromechanical gyroscopes. Doctor of Philosophy (technical sci.)
diss.]. St. Petersburg, 2007, 126 p.
10. NPP “Azimut”. Produktsiya [SPO “Azimuth”. Production]. Available at: http://www.azmth.ru/production.html
11. Ovchinnikova N.A. Issledovanie dinamiki i informatsionnykh kharakteristik dvumernogo mikromekhanicheskogo giroskopa
rotornogo tipa. Avtoref. Dis. … kand. tekhn. nauk [Investigation of dynamics and data characteristics of RR-type gyroscope.
D-r Philosophy (technical sci.) published dissertation summary]. St. Petersburg, 2011. 19 p.
12. Patent 2387828. Sposob opredeleniya uglovoy orientatsii skvazhin giroskopicheskim inklinometrom [The method of determine
well angular orientation by gyroscopic inclinometer]. Belov Ye.F., Belov M.Ye. – Priority from 22.10.2008, kl. E21B 47/022,
G01C 19/00.
13. Plotnikov P.K. Elementy teorii raboty odnoy raznovidnosti besplatformennykh inertsial’nykh sistem orientatsii [Components of
Theory of Strapdown inertial system orientation of one variety]. Giroskopiya i navigatsiya [Gyroscopy and Navigation],1999,
no.3, pp.23-25.
14. Raspopov V.Ya. Mikromekhanicheskie pribory [Micromechanical devices]. Moscow, Mashinostroenie, 2007, 399 p.
15. Tereshin V.G., Ivanova G.A. K voprosu vybora dinamicheski nastraivaemykh i volokonno-opticheskikh giroskopov dlya
inklinometricheskoy sistemy [The choice of dynamically tuned and fiber-optic gyroscopes for directional survey], Vestnik
gosudarstvennogo aviacionnogo universiteta, Ufa, 2012, vol.16, no. 1(46), pp.62-69.
16. Chichinadze M.V., Popov G.V., Lyusin Yu.B. Podzemnaya navigatsiya: problemy i puti resheniya [Underground navigation:
problems and solutions] Materialy VII S.-Peterb. mezhdunar. konf. po integrirovannym navigatsionnym sistemam [Materials of
7th St. Petersburg international conference on integrated Navigation Systems]. Moscow, 2000, pp. 97-99.
17. Shaposhnikov A.M. Issledovanie inklinometricheskikh preobrazovateley s trekhkomponentnymi magnitometrami v programmno
upravlyaemykh magnitnykh polyakh. Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk [Investigation of inclinometric transformers with ternary
37ISSN 1684-2189 ÃÅβÍÔÎÐÌÀÒÈÊÀ, 2014, ¹ 1 (49)
© Â.À. Àíäðóùåíêî, Â.Í. Êóðãàíñêèé, Ã.Ì. Çðàæåâñêèé, È.Â. Òèøàåâ, Â.Ã. Áóãðèé, Â.Í. Ïåòðóê
magnetometers in programmatically guided magnetic fields. D-r Philosophy (technical sci.) published dissertation summary].
Ufa, 2011, 16 p.
18. Shervashidze V.V., Shklyar V.P., Karmazenko V.V., Makarchuk V.F., Leonenko S.N. Avtonomnyy besplatformennyy
giroskopicheskiy inklinometricheskiy kompleks IGMN-73-120/100 [Autonomous strapdown gyroscopic inclinometric complex
IGMN-73-120/100]. Karotazhnik [Logger], 2005, no. 3-4, pp. 176-186.
19. CRS05 Angular Rate Sensor. Available at: http://www.willow.co.uk/CRS05.pdf
20. Stockholm Precision Tools AB. Available at: http://www.stockholmprecisiontools.com/ru/
21. SureShot™ Measurement-While-Drilling (MWD) System. Available at: http://www.aps-tech.com/products/mwd-lwd/
sureshot-mwd-system.php
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 17.10.2013 ã.
Received 17/10/2013
|