Рабочая программа учебной дисциплины «Инклинометрические приборы и системы»

Вид материала

Рабочая программа

Содержание Инклинометрические приборы и системы Распределение учебного времени Лекции 46 часов (ауд.) 4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами направления, СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану. Цель: формирование у обучающихся теоретических знаний и практических навыков в области инклинометрических приборов и систем. Сод Содержание лекций (54 часа) 3.Содержание практических и лабораторных занятий 4.Программа самостоятельной познавательной деятельности – 108 часов 5.Контроль результатов изучения дисциплины 6.Учебно – методическое обеспечение дисциплины 6.2.Перечень рекомендуемой литературы 6.2.3.Павлов В.А. Гироскопический эффект, его проявление и использование. – Л.: Судостроение, 1978. – 208 с. 6.2.5.Гироскопический инклинометр ИГ-50. Описание и указания по обслуживанию. – ЧССР, Микротехна, национальное предприятие Мордж 6.2.9.Новиков Л.З, Шаталов М.Ю. Механика динамически настраиваемых гироскопов. – М.: Наука, 1985. – 246 с. 6.2.17.Белянин Л.Н. Скважинная гироскопическая система ориентации трехкомпонентного сейсмического зонда// Гироскопия и навигация

Подобный материал:

• Программа дисциплины «Приборы ориентации и навигации» для направления подготовки дипломированного, 160.8kb.
• Рабочая программа по учебной дисциплине Автоматизированные системы финансового анализа, 744.4kb.
• Рабочая программа по учебной дисциплине Операционные системы, среды и оболочки наименование, 623.3kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1- 21/01 федеральное агентство по образованию, 202.38kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины "вакуумные и плазменные приборы и устройства", 173.67kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины Операционные системы для специальности: 230104,, 227.9kb.
• Рабочая программа дисциплины б 10 Оптико-электронные приборы и системы Направление, 466.74kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 -21/01, 102.93kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины судебная фотография и видеозапись Специальность, 90.44kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины судебная этика Направление подготовки 030500., 197.85kb.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


УТВЕРЖДАЮ:


Декан ЭФФ

______________ Г.С. Евтушенко


«_____» ____________ 2008 г.


ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ


Рабочая программа

для направления 200100 - «Приборостроение»

специальности 200100.020 - «Геофизическое приборостроение»


Факультет Электрофизический (ЭФФ) _


Обеспечивающая кафедра точного приборостроения _


Курс 5

Семестр 10

Учебный план набора 2008 года с изменениями __________________ года

Распределение учебного времени

Лекции 46 часов (ауд.)

Практические занятия -

Лабораторные занятия 26 часов (ауд.)


Всего аудиторных занятий 72 часа

Самостоятельная (внеаудиторная) работа 108 часов

Общая трудоемкость 180 часов


2008

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО по направлению 551500 «Приборостроение», утвержденного 02.03.2000г. /рег. № 5-тех/бак, и ОС ТПУ по аналогичному направлению, утвержденному в 2001 г.,

РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры ТПС

11.09.2008 г. протокол № 1.

2. Разработчик
   

к.т.н., доцент ТПС __________ Л.Н. Белянин_


3. Зав. обеспечивающей кафедрой ____________ _В.С. Дмитриев

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами направления, СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. кафедрой ТПС _______________ В.С. Дмитриев _

АННОТАЦИЯ

Обеспечивающая кафедра – точного приборостроения

Разработчик программы – доцент, к.т.н. Белянин Лев Николаевич

Тел. (3822) 563-797, е-mail: dtps@lcg.tpu.ru

Цель: формирование у обучающихся теоретических знаний и практических навыков в области инклинометрических приборов и систем.

Содержание: история развития инклинометрии скважин в России и за рубежом; классификация инклинометров; условия эксплуатации инклинометров; общие вопросы инклинометрии скважин: траектории скважин, определение траектории скважины по результатам замеров ориентации её оси, схема измерения зенитного и апсидального углов на основе двухкомпонентного физического маятника, акселерометрический измеритель зенитного и апсидального углов, алгоритмы вычисления углов в акселерометрическом измерителе, погрешности измерителей зенитного и апсидального углов; магнитные инклинометры: общие сведения о магнитном поле Земли, датчики магнитного поля, используемые в магнитных инклинометрах, структура измерительного канала феррозондового магнитометра, принципиальные схемы магнитных инклинометров; гироскопические инклинометры: гироинклинометры на основе трёхстепенного гироскопа, способы компенсации погрешностей, карданные ошибки гироскопа, схема непрерывного гироинклинометра И.Я.Старикова, гироинклинометр на основе бесплатформенной системы ориентации, использование в гироинклинометрах системах аналитического гирокомпасирования, функции и состав обслуживающей электроники гироскопических инклинометров, принципиальная схема гироинклинометра ИГН73-100/60, принципиальная схема и алгоритмы вычислений гироинклинометра ИГН100-100/60-А, основные задачи совершенствования гироскопических инклинометров; вопросы метрологического обеспечения инклинометров.

Курс 5 (10 семестр – экзамен).

Всего 180 ч., в т.ч.: Лк. – 46 ч., ЛБ – 26 ч., Ср. – 108 ч.


1. Цели и задачи учебной дисциплины

1.1. Цели преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Инклинометрические приборы и системы» является формирование у студентов-магистрантов знаний в области инклинометрических приборов и систем (в дальнейшем по тексту – ИПС).

По окончании изучения данной дисциплины студент должен иметь представление:

• о роли инклинометрии скважин в комплексе геофизических работ на буровой скважине;
  
• о типовых профилях наклонно направленных скважин;
  
• об особенностях эксплуатации инклинометров;
  
• о математических методах и ЭВМ, используемых при обработке инклинометрической информации;
  

Студент должен знать:

• историю развития инклинометрии скважин в России и за рубежом;
  
• классификацию инклинометров;
  
• специфические требования к забойным инклинометрам;
  
• системы координат, используемые в инклинометрии скважин и параметры, характеризующие искривление скважин; угловое пространственное положение скважинного прибора;
  
• способы задания траектории скважин;
  
• определение траектории скважины по результатам замеров ориентации её оси;
  
• схемы построения измерителей зенитного и апсидального углов;
  
• измеритель зенитного и апсидального углов на основе двухкомпонентного физического маятника;
  
• акселерометрический измеритель зенитного и апсидального углов; алгоритмы вычисления углов;
  
• погрешности измерителей зенитного и апсидального углов;
  
• сведения о зенитном поле Земли;
  
• принципиальные схемы магнитных инклинометров;
  
• структуру измерительного канала феррозондового магнитометра;
  
• принцип действия и устройство магнитного инклинометра ИМММ73-120/;
  
• схему магнитного инклинометра, реализующую аналитический принцип построения опорных направлений;
  
• погрешности магнитных инклинометров;
  
• основные свойства гироскопа;
  
• чувствительные элементы, используемые в конструкции гироскопических инклинометров;
  
• принцип действия гироскопических инклинометров на основе трёхстепенного гироскопа;
  
• схему непрерывного гироскопического инклинометра И.Я.Старикова;
  
• использование принципа гирокомпасирования в гироинклинометрах; аналитическое гирокомпасирование;
  
• принцип действия и устройство гироинклинометра ИГН73-100/1;
  
• принцип действия, устройство и алгоритмы обработки информации гироинклинометра ИГН100-100/60-А;
  
• структуру и принцип действия гироинклинометров на основе бесплатформенной системы ориентации;
  
• основные проблемы метрологического обеспечения инклинометров.
  

Студент должен уметь:

• объяснять принцип действия магнитных и гироскопических инклинометров;
  
• выполнять расчёты основных погрешностей инклинометров;
  
• выполнять операции по исследованию точности и калибровке инклинометров на основе поверочных установках (стендах).
  

2. Содержание лекций (54 часа)
   

Введение (4 часа)

Роль инклинометрии скважин при разведке и добыче нефти и газа. История развития инклинометрии скважин в Росии и за рубежом. Классификация инклинометров. Забойные инклинометры; MWD-системы.


Общие вопросы инклинометрии скважин (12 часов)

Системы координат и параметры, характеризующие искривление скважин и угловое пространственное положение скважинного прбора. Траектории скважин. Скважинная навигация. Определение траектории скважины по результатам замеров ориентации её оси.

Схемы построения измерителей зенитного и апсидального углов.

Измеритель на основе двухкомпонентного физического маятника.

Акселерометрический измеритель углов. Алгоритмы вычисления зенитного и апсидального кглов в акселерометрическом измерителе. Погрешности измерителей зенитного и апсидального углов.


Магнитные инклинометры (14 часов)

Принципы, положенные в основу построения магнитных инклинометров. Общие сведения о магнитном поле Земли. Принцип действия и устройство феррозондовых датчиков магнитного поля, используемых в магнитных инклинометрах. Структура измерительного канала феррозондового магнитометра. Принципиальные схемы магнитных инклинометров.

Погрешности магнитных инклинометров.


Гироскопические инклинометры (16 часов)

Гироскоп и его свойства.

Принцип действия гироскопических инклинометров на основе трехстепенного гироскопа. Способы компенсации погрешностей, вызванных уходом гироскопа. Карданная ошибка гироскопа. Схема непрерывного гироскопического инклинометра И.Я. Старикова.

Структура и принцип действия гироинклинометра на основе бесплатформенной системы ориентации.

Использование принципа гирокомпасирования в гироинклинометрах. Аналитическое гирокомпасирование.

Принцип действия и технические характеристики гироскопических датчиков:

• на основе двухстепенного гироскопа;
  
• на основе динамически настраиваемого гироскопа;
  
• на основе гироскопа с шариковым подвесом;
  
• на основе волоконно-оптического гироскопа;
  
• на основе твердотельного волнового гироскопа.
  

Принципиальная схема и алгоритмы вычислений гироскопического инклинометра ИГН 100-100/60-А.

Принципиальная схема гироскопического инклинометра ИГН73-100/80(г. Арзамас).

Функции и состав обслуживающей электроники гироскопических инклинометров.

Основные задачи совершенствования гироскопических инклинометров.


3.Содержание практических и лабораторных занятий


3.1. Лабораторные занятия (26 часов)

3.1.1. Вводное занятие – 2 часа

3.1.2. Магнитный инклинометр ИМММ73-120/60 – 4 часа

3.1.3. Гироскопические инклинометры на основе двухкомпонентного физического маятника и азимутального гироскопа направления на примере гироскопического инклинометра ИГ – 5 – 4 часа

3.1.4. Конструкции гироинклинометров разработки американских фирм «Sperry-Sun», «Well-bore navigation» - 4 часа

3.1.5. Гироскопический непрерывный инклинометр ИГН100-100/60-А – 10 часов

3.1.6. Заключительное занятие – 2 часа


4.Программа самостоятельной познавательной деятельности – 108 часов


4.1. Самостоятельное изучение отдельных тем за счёт времени, отводимого на внеурочную работу.

4.1.1. Принцип действия, устройство и передаточные функции линейных акселерометров – 8 часов.

4.1.2. Автономный цифровой инклинометр «Наклон» - 4 часа.

4.1.3. Методы спуска в скважину и подъёма инклинометров, включая автономные – 3 часа.

4.1.4. Схемотехника вторичных скважинных источников питания – 5 часов.

4.2. Проработка текущего лекционного материала и подготовка к теоретическим коллоквиумам – 58 часов.

4.3. Подготовка к лабораторным занятиям и оформление отчётов по выполненным работам – 30 часов.


5.Контроль результатов изучения дисциплины


5.1.Контроль осуществляется с целью реализации обратной связи в системе преподаватель-обучающийся, позволяющей определить степень понимания и усвоения студентом изучаемого материала и на основании этого внести необходимые коррективы в темп изложения лекционного материала, методику проведения лабораторных занятий, а также, благодаря использованию рейтинговой системы контроля, стимулировать ритмичную работу студента по изучению дисциплины в течение семестра.

В течение семестра осуществляется:

• входной контроль в форме контрольной работы;
  
• текущий контроль в форме устного опроса перед выполнением очередной лабораторной работы (допуск к работе);
  
• рубежный контроль в форме теоретических коллоквиумов (два коллоквиума за семестр).
  

Итоговый контроль по дисциплине осуществляется в форме экзамена.

Соответствующие контролирующие материалы представлены в приложении к настоящей программе.


5.2. Рейтинговая система оценки знаний студента является одной из форм экспертной оценки знаний, умений, навыков и применения их в приборостроении. В процессе преподавания дисциплины используется действующая в ТПУ рейтинговая система, в соответствии с которой максимальный итоговый рейтинг по дисциплине за семестр составляет 1000 баллов.

Распределение баллов в семестре по видам контроля содержится в рейтинг-листе по дисциплине, представленном в приложении к настоящей программе.


6.Учебно – методическое обеспечение дисциплины


6.1. Материально – техническое обеспечение дисциплины


6.1.1. Лекции читаются в специализированной лекционной аудитории (ауд. 212 4-го уч. корпуса), оснащённой большой доской, компьютером, объединённым с телекамерой и телевизором с большим экраном.

6.1.2. Лабораторные занятия проводятся в специализированной учебно – научной лаборатории наземных и скважинных систем ориентации, оснащённой приборами, установками, стендами, необходимыми при выполнении лабораторных работ.

При выполнении лабораторных работ используются:

• установка для исследования магнитного инклинометра ИМММ73-120/60;
  
• гироскопический инклинометр ИГ-50;
  
• узлы чувствительных элементов гироскопических инклинометров зарубежных фирм;
  
• комплекс гироскопического непрерывного инклинометра ИГН100-100/60-А;
  
• установка для исследования гироскопических инклинометров;
  
• оптический квадрант.
  

6.2.Перечень рекомендуемой литературы


Основная литература


6.2.1.Исаченко В.Х. Основы инклинометрии скважин.- М.: Недра, 1987.- 216 с.


Дополнительная литература

6.2.2.Временная инструкция по определению пространственного положения оси ствола скважины точечными инклинометрами (РД39-4-815-82). Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности «УКРГИПРОНИИНЕФТЬ», 1983.

6.2.3.Павлов В.А. Гироскопический эффект, его проявление и использование. – Л.: Судостроение, 1978. – 208 с.

6.2.4.Одинцов А.А. Теория и расчет гироскопических приборов. – Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1985. – 392 с.

6.2.5.Гироскопический инклинометр ИГ-50. Описание и указания по обслуживанию. – ЧССР, Микротехна, национальное предприятие Морджаны, 1973. – 114 с.

6.2.6.Коновалов С.Ф., Никитин Е.А., Селиванова Л.М. Гироскопические системы. Проектирование гироскопических систем, Ч.III «Акселерометры, датчики угловой скорости, интегрирующие гироскопы и гироинтеграторы». – М.: Высшая школа, 1980. – 128 с.

6.2.7.Гироскопический инклинометр / Е.А. Салов, В.В. Мантров, С.К. Поканещиков, И.А. Сеземов, А.В. Алешин // Тр. ин-та Башк. гос. н. – и. и проект. институт нефтяной промышленности. – 1989. – № 19. – С. 109-122.

6.2.8.Пат. 2003045 РФ, МКИ G 01 C 19/48. Гироскопический датчик курса / Л.Н. Белянин, Л.Б. Гурин, В.М. Мартемьянов, С.Н. Самойлов (РФ). – № 4898674/22; Заявл. 02.01.91; Опубл. 15.11.93, Бюл. № 41-42 // Изобретения. – 1993. – №41-42. – С. 139.

6.2.9.Новиков Л.З, Шаталов М.Ю. Механика динамически настраиваемых гироскопов. – М.: Наука, 1985. – 246 с.

6.2.10.Опыт создания гироскопического инклинометра / Л.Н. Белянин, А.Н. Голиков, В.М. Мартемьянов, С.Н. Самойлов // Автоматизация и информационное обеспечение технологических процессов в нефтяной промышленности, том 2: Сб. трудов ОАО НПФ «Геофит» ВНК. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – С. 34-49.

6.2.11.Белянин Л.Н. Алгоритмы вычислений в непрерывном гироскопическом инклинометре // Автоматизация и информационное обеспечение технологических процессов в нефтяной промышленности. – Т.2: Сб. трудов ОАО НПФ «Геофит» ВНК. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – С. 50-63.

6.2.12.Белянин Л.Н. О влиянии геометрических погрешностей установки измерительного блока скважинного прибора инклинометра и устройств центрирования на точность определения инклинометрических параметров скважины // Автоматизация и информационное обеспечение технологических процессов в нефтяной промышленности. – Т.2: Сб. трудов ОАО НПФ «Геофит» ВНК. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – С. 64-69.

6.2.13.Состояние и перспективы разработки гироскопических измерительных и забойных систем для буровых скважин сложного профиля / А.А. Колесников, В.И. Решетников, И.Н. Сапожников, Л.Н. Слезкин. – Гироскопия и навигация. – 1995. – № 1. – С. 15-19.

6.2.14.Фрейман Э.В., Кривошеев С.В., Лосев В.В. Особенности построения алгоритмов ориентации гироскопических инклинометров на базе одноосного гиростабилизатора: Реферат доклада // Гироскопия и навигация. – 2001. – № 3. – С. 62-63.

6.2.15.ГОСТ 26116-84. Аппаратура геофизическая скважинная. Общие технические условия = Well logging apparatus. General technical specifications – Введ. 01.01.86 до 01.01.91; Изм. №1 с 01.01.86; Изм. №2 с 01.10.88; Изм. №3 с 01.01.91. – М.: Изд-во стандартов, 1984. – 32 с. 550.83.08:006.354. Группа П67. СССР.

6.2.16.Пат. 2100594 РФ, МКИ Е 21 В 47/02, G 01 C 19/00. Способ определения азимута и зенитного угла скважины и гироскопический инклинометр/ Е.А. Порубилкин, В.В. Лосев, А.М. Павельев, В.И. Пантелеев, В.С. Фрейман, С.В. Кривошеев (РФ). – № 96103393/03; Заявл. 09.02.96; Опубл. Бюл. №36 // Изобретения. – 1997. – №36. – С. 344-345.

6.2.17.Белянин Л.Н. Скважинная гироскопическая система ориентации трехкомпонентного сейсмического зонда// Гироскопия и навигация. – 2003. - №1. С. 19 – 30.

6.2.18.Биндер Я. И. Аналитическое компасирование в инклинометрии скважин малого диаметра// Гироскопия и навигация. – 2003. – №2. – С.38-46.

Программу составил

Доцент кафедры Точного Л.Н.Белянин

Приборостроения ТПУ