तेल और गैस कुओं में जाइरो सर्वेक्षण उपकरण के प्रकार

पारंपरिक जाइरो

पारंपरिक जाइरो या फ्री जाइरो 1930 के दशक से ही अस्तित्व में है। यह घूमते जाइरो से वेलबोर का अज़ीमुथ प्राप्त करता है। यह केवल वेलबोर की दिशा निर्धारित करता है और झुकाव निर्धारित नहीं करता है। झुकाव कोण आमतौर पर एक्सेलेरोमीटर से प्राप्त किया जाता है। फ़िल्म{{5}आधारित, एकल{{6}शॉट जाइरो झुकाव प्राप्त करने के लिए एक कंपास कार्ड (बाहरी जिम्बल अक्ष से जुड़ा हुआ) के ऊपर निलंबित एक पेंडुलम का उपयोग करता है। एक पारंपरिक जाइरो में घूमने वाला द्रव्यमान आमतौर पर 20,000 से 40,000 आरपीएम पर घूमता है (कुछ इससे भी तेज घूमते हैं)। यदि जाइरो पर कोई बाहरी बल कार्य नहीं करता है और द्रव्यमान उसके गुरुत्वाकर्षण के सटीक केंद्र पर समर्थित है तो जाइरो स्थिर रहेगा। दुर्भाग्य से, द्रव्यमान को उसके गुरुत्वाकर्षण के सटीक केंद्र पर रखना संभव नहीं है, और बाहरी ताकतें जाइरो पर कार्य करती हैं। इसलिए, जाइरो समय के साथ बह जाएगा।

सैद्धांतिक रूप से, यदि जाइरो घूमना शुरू कर देता है और एक विशिष्ट दिशा में इंगित किया जाता है, तो इसे समय के साथ दिशा में महत्वपूर्ण बदलाव नहीं करना चाहिए। इसलिए, इसे छेद में चलाया जाता है, और भले ही केस घूम जाता है, जाइरो घूमने के लिए स्वतंत्र है, और यह उसी दिशा में रहता है। चूंकि जाइरो जिस दिशा की ओर इशारा कर रहा है वह ज्ञात है, वेलबोर की दिशा जाइरो के उन्मुखीकरण और जाइरो वाले केस के उन्मुखीकरण के बीच अंतर से निर्धारित की जा सकती है। छेद में जाइरो चलाने से पहले स्पिन अक्ष का अभिविन्यास ज्ञात होना चाहिए। इसे जाइरो को संदर्भित करना कहा जाता है। यदि जाइरो को सही ढंग से संदर्भित नहीं किया गया है, तो संपूर्ण सर्वेक्षण बंद है, इसलिए तेल और गैस कुओं के लिए छेद में चलाने से पहले उपकरण को उचित रूप से संदर्भित किया जाना चाहिए।

पारंपरिक जाइरो का एक और नुकसान यह है कि यह समय के साथ बह जाएगा, जिससे मापे गए अज़ीमुथ में त्रुटियां हो जाएंगी। सिस्टम के झटके, बियरिंग घिसाव और पृथ्वी के घूमने के कारण जाइरो बह जाएगा। जाइरो में खामियों के कारण भी जाइरो बह सकता है। जाइरो के निर्माण या मशीनिंग के दौरान दोष विकसित हो सकते हैं, क्योंकि द्रव्यमान का सटीक केंद्र स्पिन अक्ष के केंद्र में नहीं है। पृथ्वी के भूमध्य रेखा पर बहाव कम होता है और ध्रुवों के पास उच्च अक्षांशों पर अधिक होता है। आम तौर पर, पारंपरिक जाइरो का उपयोग 70 डिग्री से अधिक अक्षांश या झुकाव पर नहीं किया जाता है। पारंपरिक जाइरो के लिए सामान्य बहाव दर 0.5 डिग्री प्रति मिनट है। पृथ्वी के घूमने के कारण होने वाले स्पष्ट बहाव को आंतरिक जिम्बल रिंग पर एक विशेष बल लगाकर ठीक किया जाता है। लागू बल उस अक्षांश पर निर्भर करता है जहां जाइरो का उपयोग किया जाएगा।

इन कारणों से, सभी पारंपरिक जाइरो विशिष्ट मात्रा में बह जाएंगे। जब भी पारंपरिक जाइरो चलाया जाता है तो बहाव की निगरानी की जाती है और सर्वेक्षण को उस बहाव के लिए समायोजित किया जाता है। यदि संदर्भ या बहाव की पर्याप्त भरपाई नहीं की गई है, तो एकत्रित सर्वेक्षण डेटा गलत होगा।

रेट इंटीग्रेटिंग या नॉर्थ-जाइरो की तलाश

पारंपरिक जाइरो की कमियों को रोकने के लिए एक दर या उत्तर -सीकिंग जाइरो विकसित किया गया था। एक रेट जाइरो और एक उत्तर-सीकिंग जाइरो मूलतः एक ही चीजें हैं। यह केवल एक डिग्री की स्वतंत्रता वाला जाइरो है। वास्तविक उत्तर को निर्धारित करने के लिए रेट इंटीग्रेटिंग जाइरो का उपयोग किया जाता है। जाइरो पृथ्वी के स्पिन वेक्टर को क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर घटकों में विघटित करता है। क्षैतिज घटक सदैव सच्चे उत्तर की ओर इंगित करता है। जाइरो को संदर्भित करने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जिससे सटीकता बढ़ जाती है। वेलबोर का अक्षांश ज्ञात होना चाहिए क्योंकि अक्षांश भिन्न होने के कारण पृथ्वी का स्पिन वेक्टर भिन्न होगा।

सेटअप के दौरान, रेट जाइरो पृथ्वी के घूमने के कारण होने वाले बहाव को खत्म करने के लिए स्वचालित रूप से पृथ्वी के स्पिन को मापता है। यह डिज़ाइन विशेषता पारंपरिक जाइरो की तुलना में त्रुटियाँ उत्पन्न करने की संभावना कम बनाती है। पारंपरिक जाइरो के विपरीत, रेट जाइरो को देखने के लिए संदर्भ बिंदु की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे त्रुटि का एक संभावित स्रोत समाप्त हो जाता है। जाइरो पर कार्य करने वाले बल को इसके द्वारा मापा जाता है, जबकि गुरुत्वाकर्षण बल को एक्सेलेरोमीटर द्वारा मापा जाता है। एक्सेलेरोमीटर और जाइरो की संयुक्त रीडिंग वेलबोर के झुकाव और अज़ीमुथ की गणना करने की अनुमति देती है।

एक रेट जाइरो कोणीय विस्थापन के माध्यम से कोणीय वेग को मापेगा। जाइरो को एकीकृत करने वाली दर आउटपुट कोणीय विस्थापन के माध्यम से कोणीय वेग (कोणीय विस्थापन) के अभिन्न अंग की गणना करती है।

जाइरो के नए संस्करणों का चलते समय सर्वेक्षण किया जा सकता है, लेकिन सीमाएँ मौजूद हैं। उन्हें सर्वेक्षण प्राप्त करने के लिए स्थिर रहने की आवश्यकता नहीं है। कुल सर्वेक्षण समय को कम किया जा सकता है, जिससे उपकरण अधिक लागत प्रभावी हो जाएगा।

रिंग लेजर जाइरो

रिंग लेजर जाइरो (आरएलजी) कुएं की दिशा निर्धारित करने के लिए एक अलग प्रकार के जाइरो का उपयोग करता है। सेंसर में X, Y और Z अक्षों को मापने के लिए तीन {{1} रिंग लेज़र जाइरो और तीन जड़त्वीय {2} ग्रेड एक्सेलेरोमीटर लगे हुए हैं। यह दर या उत्तर की ओर जाने वाले जाइरो से अधिक सटीक है। सर्वेक्षण लेने के लिए सर्वेक्षण उपकरण को रोकना नहीं पड़ता है, इसलिए सर्वेक्षण जल्दी होते हैं। हालाँकि, रिंग लेजर जाइरो का बाहरी व्यास 5 1/4 इंच है, जिसका अर्थ है कि यह जाइरो केवल 7″ और बड़े आवरण में ही चल सकता है (हमारे आवरण डिजाइन गाइड की जाँच करें)। इसे एक ड्रिल स्ट्रिंग के माध्यम से नहीं चलाया जा सकता है, जबकि रेट या उत्तर की ओर जाने वाले जाइरो को एक ड्रिल स्ट्रिंग या छोटे व्यास के ट्यूबिंग स्ट्रिंग के माध्यम से चलाया जा सकता है।

अवयव

अपने सरलतम रूप में, रिंग लेज़र जाइरो में ग्लास का एक त्रिकोणीय ब्लॉक होता है, जिसमें तीन हीलियम नियॉन लेजर बोर के लिए 120 डिग्री बिंदु - कोनों 3 पर दर्पण के साथ ड्रिल किया जाता है। विपरीत दिशा में घूमने वाली लेज़र किरणें - एक दक्षिणावर्त और दूसरी विपरीत दिशा में, इस अनुनादक में सह-अस्तित्व में होती हैं। कुछ बिंदु पर, एक फोटोसेंसर उन किरणों की निगरानी करता है जहां वे प्रतिच्छेद करते हैं। प्रत्येक किरण के सटीक चरण के आधार पर, वे रचनात्मक या विनाशकारी रूप से एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करेंगे।

यदि आरएलजी अपने केंद्रीय अक्ष के संबंध में स्थिर (घूर्णन नहीं) है, तो दो बीम का सापेक्ष चरण स्थिर है, और डिटेक्टर आउटपुट सुसंगत है। यदि आरएलजी को इसके केंद्रीय अक्ष के बारे में घुमाया जाता है, तो दक्षिणावर्त और वामावर्त दिशा में विपरीत दिशा में डॉपलर बदलाव का अनुभव होगा; एक की आवृत्ति बढ़ेगी, और दूसरे की आवृत्ति घटेगी। डिटेक्टर अंतर आवृत्ति को समझेगा जिससे सटीक कोणीय स्थिति और वेग निर्धारित किया जा सकता है। इसे सैग्नैक प्रभाव के रूप में जाना जाता है।

जो मापा जा रहा है वह गिनती शुरू होने के बाद से कोणीय वेग या कोण का अभिन्न अंग है। कोणीय वेग धड़कन आवृत्ति का व्युत्पन्न होगा। घूर्णन की दिशा प्राप्त करने के लिए एक दोहरे (चतुर्भुज) डिटेक्टर का उपयोग किया जा सकता है।

जड़त्वीय ग्रेड जाइरो

तेल और गैस क्षेत्र में सबसे सटीक सर्वेक्षण उपकरण जड़त्वीय ग्रेड जाइरो है, जिसे अक्सर फेरांति उपकरण कहा जाता है। यह एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी से अनुकूलित संपूर्ण नेविगेशन प्रणाली है। इस जाइरो की उच्चतम सटीकता के कारण, अधिकांश सर्वेक्षण उपकरणों की तुलना उनकी संबंधित सटीकता निर्धारित करने के लिए की जाती है। डिवाइस एक स्थिर प्लेटफ़ॉर्म पर लगे तीन रेट जाइरो और तीन एक्सेलेरोमीटर का उपयोग करता है।

सिस्टम प्लेटफ़ॉर्म (प्लेटफ़ॉर्म रिग्स) की दिशा में परिवर्तन और उसके द्वारा तय की गई दूरी को मापता है। यह न केवल कुएं का झुकाव और दिशा मापता है बल्कि गहराई भी निर्धारित करता है। यह वायरलाइन की गहराई का उपयोग नहीं करता है. हालाँकि, इसका आयाम और भी बड़ा है 10⅝ इंच OD। परिणामस्वरूप, इसे केवल 13 3/8″ और इससे बड़े आकार के आवरणों में ही चलाया जा सकता है।

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