Meccanismo dello strumento giroscopico

Un giroscopio è una ruota che gira attorno a un asse ma può ruotare attorno a uno o entrambi gli altri assi poiché è montato su giunti cardanici. L'inerzia della ruota che gira tende a mantenere il suo asse rivolto in una direzione. Pertanto, gli strumenti giroscopici utilizzano questo giroscopio rotante per determinare la direzione del pozzo. Esistono quattro tipi di strumenti giroscopici: giroscopio convenzionale, ricerca della velocità o del nord, laser ad anello e grado inerziale. In situazioni in cui gli strumenti di rilevamento magnetico non sono adatti, come nei fori rivestiti, il giroscopio può essere uno strumento alternativo.

Lo strumento di rilevamento utilizzato nell'industria del petrolio e del gas fa ruotare un giroscopio con un motore elettrico a circa 40.000 giri al minuto. Lo strumento si allinea con il Nord geografico sulla superficie e garantisce che il giroscopio rimanga puntato in quella direzione mentre entra nel buco, indipendentemente da eventuali forze che potrebbero tentare di deviarlo.

Una bussola è fissata e allineata con l'asse del giroscopio; questa funge da direzione di riferimento per tutti i rilievi direzionali. Una volta che lo strumento è atterrato nella posizione richiesta nelcollari da trapano, la procedura è molto simile a quella per ilcolpo singolo magnetico. Poiché la bussola è collegata all'asse del giroscopio, registra il rilevamento del Nord vero, che non richiede correzione per la declinazione magnetica.

Giroscopio convenzionale basato su pellicola

Come accennato, un giroscopio convenzionale basato su pellicola è disponibile come strumento a scatto singolo. Nelle aree in cui è presente interferenza magnetica, come nei fori rivestiti o vicino ad altri pozzi, i giroscopi basati su pellicola non sono più comunemente utilizzati per il rilevamento e il posizionamento degli strumenti di deflessione nel petrolio e nel gas. Al giorno d'oggi, i giroscopi vengono generalmente eseguiti come colpi multipli su una linea elettrica. Inoltre, un computer gestisce l'elaborazione delle informazioni in superficie. Gli strumenti di deflessione possono anche essere orientati tramite giroscopi cablati. Sono disponibili anche giroscopimisurazione durante la perforazioneutensili.

Forze operative dello strumento giroscopico

Per comprendere le forze che operano sui giroscopi, iniziamo analizzando i giroscopi semplificati. I giroscopi semplificati hanno telai chiamati gimbal che supportano il giroscopio e consentono la libertà di rotazione.

Mentre la sonda si muove nel pozzo attraverso diverse direzioni e inclinazioni, il gimballing consente al giroscopio di tentare di mantenere un orientamento orizzontale nello spazio.

Nell'effettuare un'indagine del pozzo, il giroscopio viene puntato in una direzione nota prima di scorrere nel pozzo, quindi durante l'indagine l'asse di rotazione tenta di mantenere il suo orientamento in superficie. Notare che una bussola è allineata con l'asse di rotazione orizzontale del giroscopio. I dati del sondaggio vengono raccolti nel pozzo fissando un filo a piombo sopra la bussola.

In ciascuna stazione di rilevamento viene scattata un'immagine della direzione del filo a piombo relativa alla bussola, con conseguente lettura dell'azimut e dell'inclinazione del pozzo. Il filo a piombo punta sempre verso il centro della Terra come un pendolo. Quando lo strumento è inclinato verticalmente, rileva l'inclinazione del pozzo sugli anelli concentrici e l'azimut mediante correlazione con la direzione nota dell'asse di rotazione del giroscopio stabilita in superficie. (Nota: anche i sistemi giroscopici elettronici con lettura di superficie eliminano il filo a piombo.)

Applicazione dello strumento giroscopico nel rilevamento della perforazione direzionale

Le letture della bussola vengono generalmente utilizzate per determinare la direzione del pozzo durante lo svolgimento di rilievi magnetici. Tuttavia, queste letture possono essere inaffidabili in fori rivestiti o aperti vicino a pozzi rivestiti. In tali situazioni, è necessario un metodo alternativo per valutare accuratamente la direzione del pozzo. Una bussola giroscopica può essere utilizzata per valutare l'inclinazione del pozzo in modo simile agli strumenti magnetici, ma elimina gli effetti magnetici che possono interferire con la precisione.

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