Зенитный угол: описание, правила расчета, общие закономерности

Результаты тестирования алгоритма численного моделирования

Для того чтобы убедиться в правильной реализации упомянутого выше алгоритма, было проведено сравнение с результатами расчетов других авторов. Тестирование проводилось в приближении плоскопараллельной атмосферы для оптической модели городского аэрозоля (см. табл. 1.1). В целом согласие результатов, полученных тремя методами, можно считать удовлетворительным: относительное различие находится в пределах погрешности расчетов методом Монте-Карло (относительная погрешность наших расчетов не превышает в подавляющем большинстве случаев 1%). Единственное расхождение относится к пику в направлении «вперед» (cos = cos0 = -0,5) и связано с различными способами дискретизации (подробнее этот вопрос обсуждается в ).

Сравним оценки углового распределения интенсивности излучения, выполненные методом сопряженных блужданий, в сферической модели атмосферы с изотропным рассеянием и экспоненциальным распределением по высоте коэффициента ослабления є(/г) . В табл. 1.3 приведены результаты расчетов яркости горизонта Вн для различных зенитных углов Солнца и двух различных направлений визирования ф = 0 и 180. Наблюдаемые различия в значениях интенсивности диффузной радиации не превышают 10%. Это, по-видимому, можно объяснить точностью, с которой выполнены расчеты, приведенные в : их относительная погрешность составляет примерно 10%.

Трудоемкость алгоритма, определяемая временем счета при заданной точности, существенно зависит от используемой модели атмосферы (плоскопараллельной или сферической, вертикально однородной или неоднородной). Поэтому рассмотрим далее, насколько сильное воздействие оказывают на формирование угловой структуры приходящей радиации сферичность земной атмосферы и вертикальный ход оптических характеристик аэрозоля.

Оценки влияния сферичности атмосферы Земли на радиационные характеристики получают, как правило, путем сопоставления решений уравнения переноса излучения (с хорошей точностью) для сферической и плоскопараллельной геометрий. Этот вопрос был достаточно проработан для задач сумеречного зондирования атмосферы с поверхности Земли и исследования пространственно-углового распределения интенсивности с борта космического корабля (см., например, монографию Сушкевич Т.А. ). Для условий наблюдений дневного безоблачного неба с Земли влияние сферичности атмосферы подробно исследовано в альмукантарате Солнца, тогда как в пригоризонтной области тестирование проведено лишь для единичных случаев (см., например, ).

Мы выполнили цикл расчетов интенсивности рассеянной радиации В(,(р) в широком диапазоне изменения аэрозольных оптических толщин О таег 0.9 и зенитных углов Солнца 0 0 85 в-моделях сферической и плоской,атмосферы (/1=0.55 мкм). Поскольку при интерпретации результатов расчетов яркости удобнее использовать понятие “угла рассеяния” (по аналогии с индикатрисой рассеяния излучения), в дальнейшем наряду с В( р) будем использовать обозначение В(в)=В( ,(р), где угол рассеяния в связан с азимутальным углом наблюдения (р и зенитными углами и 0 локальной системы координат соотношением: cos# = sin sin 0 cos ер + cos cos 0. (1.6) Очевидно, что при вариациях р в интервале 0 (р я угол в изменяется в диапазоне ( – 01, + 0).

В качестве характеристики, описывающей влияние сферичности атмосферы, выберем величину где индексы “sp/z” и “рр” относятся к расчетам в сферической и плоской геометрии соответственно. Результаты- сравнения показали, что при малых оптических толщинах аэрозоля (таег 0.05 ) и/или больших зенитных углах Солнца (0 82) значения А А достигают 10% (рис. 1.3). Это означает, что неучет сферичности атмосферы может привести ошибкам в понимании особенностей формирования поля яркости в области горизонта и интерпретации данных натурных измерений .

Проблема влияния стратификации оптических характеристик аэрозоля обсуждалась ранее в связи с измерениями диффузной радиации в альмукантарате Солнца, например, для прямых задач – в работе , для обратных задач-в работе.. Было показано, что в области применимости плоско-параллельной модели атмосферы (т.е. для; зенитных углов Солнца cf0 75-г-80) поле яркости определяется интегральными оптическими характеристиками всего столба атмосферы, и решение задачи существенно упрощается.

Как определить азимут по координатам двух точек?

Координатами точки на карте являются широта и долгота. Широта – угол между плоскостью экватора и направлением зенита (перпендикуляром к поверхности земли, проведенным из интересующей точки). Значения широты лежит в пределах от 0° до 90°. В северном полушарии их принято считать положительными, а в южном – отрицательными.

Долгота – угол между плоскостью Гринвичского меридиана и плоскостью меридиана, проходящего через определяемую точку. Ее значения равны 0° до 180°. Долготы, находящиеся восточнее Гринвича, считаются положительными, западнее – отрицательными.

Выражаются координаты в градусах, минутах и секундах или в десятичных долях градуса. Буквы N, S, E, W указывают, в каком полушарии находится точка. Если известны координаты двух точек, находят их положение на карте. Первая координата (широта) откладывается вдоль параллели, вторая (долгота) – вдоль меридиана.

Далее через точки проводится прямая линия до пересечения с ближайшим слева меридианом. Слева направо отсчитывается угол между ними. Это и есть азимут направления, заданного двумя известными точками.

Слайд 26В большинстве случаев скважины стремятся занять направление, перпендикулярное слоистости горных пород.

По мере приближения к этому направлению интенсивность искривления снижается.Уменьшение зазора между стенками скважины и инструментом приводит к уменьшению искривления.Место установки центрирующих элементов и их диаметр весьма существенно влияют на направление и интенсивность зенитного искривления.Увеличение жесткости инструмента уменьшает искривление скважины, поэтому скважины большого диаметра искривляются менее интенсивно, чем скважины малого диаметра.Увеличение осевой нагрузки приводит к увеличению интенсивности искривления, а повышение частоты вращения колонны бурильных труб – к снижению искривления.

Закономерности искривления скважин

26

Зенитный угол: описание, правила расчета, общие закономерности

Описание зенитного угла скважины

Непрерывное определение точек траектории геологических разведочных скважин сегодня обычно не выполняется, а их приращения выявляются по отдельным дискретным точкам специальной съёмки в географических декартовых координатах (прямоугольник) трехмерного пространства.

Ознакомиться с описанием зенитного угла можно в специализированной литературе

Тут традиционно определяют:

Как рассчитать азимутальный угол

Азимутальным углом, или азимутом бi горной выработки, именуется угол, высчитываемый по часам (в северном полушарии), пролегающий горизонтально и сформированный каким-либо ориентиром направления, принятым за изначальный отсчёт, к примеру, 0x и проекцией оси горной выработки по горизонтали (вектора скорости бура) в любой координате Ai.

Для расчета азимутального угла лучше пользоваться вспомогательными материалами

В зависимости от выбора изначального направления отсчёт азимутального угла может быть:

• Истинный;
• Магнитный;
• Условный.

Глубины ствола замеряют по инструменту во время его поднятия из скважины и при финишных замерах, которые выполняются регулярно по мере углубления скважины. Замерять азимутальный угол следует перед установкой искусственного отклонителя в углублении, а также когда будут устранены аварийные ситуации и любые сложности.

Понятие апсидальной плоскости

Для того чтобы изобразить расположение горного углубления в пространстве, в координатах его точки высчитываются для определенных осей.

А именно:

Общие закономерности

При буре все углубления по разнообразным причинам в той или иной мере отходят от изначально заданного пути. Этот процесс именуется искривлением. Непреднамеренный процесс именуется естественным, а искривление углублений при помощи разного рода инновационных техприёмов – искусственным.

Вообще, искривление углублений в породе проходит с осложнениями, такими как:

• Наиболее интенсивное изнашивание труб бура;
• Увеличенное расходование мощности;
• Трудности при осуществлении спуско-подъёмных мероприятий;
• Обрушение стен скважины и др.

Но иногда искривление углублений в породе дает возможность в разы сократить траты средств и времени при разработке месторождений нефти и газа. Так, если искривление углубления нежелательно, то его стараются предотвратить, а если оно требуется, то его осуществляют. Этот процесс именуется направлением бура, которое определяется как бурение углублений с применением закономерностей естественного процесса и при помощи искусственных приемов для выведения углубления в точку, которая задана. При этом искривление обязательно контролируется и управляется.

При бурении скважины обязательно нужно вычислить точные координаты

В процессе бура направленного углубления нужно знать расположение каждой координаты в пространстве. Для этого надо определить точки её устья и параметры пути, в которые входит зенит Q, азимутный угол углубления и длина L. Анализ искривления углублений показывает, что оно подчиняется особым законам, но для различных месторождений они разные и могут значительно различаться.

Но можно выделить такие общие законы искривления:

1. В большем количестве ситуаций углубления стремятся занять путь по перпендикуляру слоям горных пород. По ходу приближения к нему сила искривления сокращается.
2. Сокращение зазора между стенами углубления и специнструментом ведет к сокращению искривления. Области монтажа центральных элементов и их диаметр оказывают влияние на направление и интенсивность зенита.
3. Повышение жёсткости инструмента сокращает искривление углубления, поэтому скважины большего размера искривляются меньше, чем узкие.
4. Повышение нагрузки оси ведет к увеличению интенсивности искривления, а более сильное развитие частоты работы труб бура – к её сокращению.
5. Движение и сила азимут-искривления находятся в зависимости от геологических критериев.

Абсолютная апсидальная величина, наклонно направленная, зависит от интенсивности азимута искривления. С его повышением интенсивность азимут-наклона сокращается.

Что такое азимут?

Азимут (Az) — угол между направлениями на север и на объект, отсчитанный по часовой стрелке, по аналогии с движением солнца на горизонте. Вершиной этого угла может быть наблюдатель с компасом в руках. Обычно учатся пользоваться компасом, измеряя азимут для видимой цели.

В реальности, прежде чем начать следовать за стрелкой компаса, путешественнику следует измерить азимут на карте и провести расчет азимута на местности, учтя поправки. Уточнения связаны с магнитным полем Земли и его изменением во времени. В компасе направление на север показывает синяя или маркированная стрелка.

Это 0° или 360° на шкале. Направление на восток имеет азимут 90°, на юг — 180°, на запад — 270°.

Погрешности при движении по азимуту

Знание азимута не дает гарантии, что вы доберетесь до пункта назначения в точном соответствии с ожиданиями. Даже незначительное отклонение способно отразиться на достижении поставленной цели.

Так, погрешность в 5 градусов при прохождении заданного пути дает отклонение равное 100 метрам на отрезок в 1 км. Чтобы минимизировать риски погрешности следует внимательно составлять маршрут, а также изучить правила передвижения:

• запланированный маршрут рекомендуется разделить на несколько небольших отрезков. Каждый из них должен заканчиваться в точке с заданным ориентиром;
• если на пути возникают препятствия, то их следует обходить с левой или правой стороны поочередно. Так вы нивелируете погрешность;
• если препятствие значительное, то необходимо проконтролировать возвращение на заданный вектор движения;
• азимут для всего маршрута, каждого отрезка и расстояние рекомендуется рассчитать заранее, до начала пути. Так вы сбережете время в пути и сократите вероятность совершения грубой ошибки при расчетах;
• если вы двигаетесь по незнакомой вам ранее местности, то пройденный путь надо периодически проверять. Для этого достаточно оглядываться назад и проверять линейность движения.

Вычисление координат

Когда будут произведены увязки приращений точек полигона, следует определение координат, которое осуществляют с использованием следующих формул:

\(X_{пос}=X_{пр}+\Delta X_{исп}\)

\(Y_{пос}=Y_{пр}+\Delta Y_{исп}\)

Значения \(X_{пос}\) \(Y_{пос}\) – координаты последующих пунктов, \(X_{пр}\) и \(Y_{пр}\) – предыдущих. \(\Delta X_{исп}\) и \(\Delta Y_{исп}\) – исправленные приращения между этими двумя значениями. Если координаты первой и последней точки совпадают, то обработку можно считать завершённой. На основе полученных координат и составленных во время полевых измерений абрисов в дальнейшем составляется план теодолитного хода.

зенит трубы

Универсальный русско-английский словарь . Академик.ру . 2011 .

Смотреть что такое «зенит трубы» в других словарях:

Зенит-телескоп — астрономо геодезический прибор, предназначенный для измерения малых разностей зенитных расстояний звёзд. Применяется для определения широты Талькотта способом. З. т. состоит из укрепленного на азимутальной монтировке рефрактора, в… … Большая советская энциклопедия

Трубы (герб) — У этого термина существуют и другие значения, см. Трубы. Трубы … Википедия

Список запусков ракет-носителей семейства «Зенит» — Первый пуск ракеты носителя семейства «Зенит» состоялся 13 апреля 1985 года. Всего использовалось пять модификаций носителя: Зенит 2 Зенит 3SL Зенит 2SLB Зенит 3SLБ Зенит 3SLБФ По состоянию на 2 июня 2012 года осуществлено 78 запусков, из… … Википедия

Теодолит — середины 20 го века Теодолит измерительный прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических, геодезических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. Основной рабоч … Википедия

Практическая астрономия — раздел астрометрии (См. Астрометрия), посвященный учению об астрономических инструментах и способах определения из астрономических наблюдений времени, географических координат и азимутов направлений. В зависимости от условий, в которых… … Большая советская энциклопедия

Астрономические инструменты и приборы — аппаратура для выполнения астрономических наблюдений и их обработки. А. и. и п. можно подразделить на наблюдательные инструменты (телескопы), светоприёмную и анализирующую аппаратуру, вспомогательные приборы для наблюдений, приборы… … Большая советская энциклопедия

ГОСТ 21830-76: Приборы геодезические. Термины и определения — Терминология ГОСТ 21830 76: Приборы геодезические. Термины и определения оригинал документа: 50. Алидада D. Alhidade F. Alidade Определения термина из разных документов: Алидада 80. Ампула уровня D. Röhre E. Level vial F. Fiole de niveau… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Теодолит — геодезический инструмент (См. Геодезические инструменты) для определения направлений и измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах, топографических и маркшейдерских съёмках, в строительстве и т. п. (см.… … Большая советская энциклопедия

Двухорудийная палубно-башенная стабилизированная артустановка СМ-5 — 1949 Артиллерийская установка СМ 5 была разработана в ЦКБ 34 в 1943–1947 годах специально для крейсеров проекта 68. Первый вариант технического проекта закончен в 1944 году. Приказом Главкома ВМС от 6 июня 1946 года был утвержден… … Военная энциклопедия

Нивелир — Н 3 1 корпус, 2 мушка, 3,8 уровни, 4 наводящий винт, 5 упругая пластинка, 6 подъёмные винты, 7 подставка, 9 элевационный винт, 10 опорная площадка, 11 винт кремальеры, 12 окуляр, 13 зрительная труба Нивелир (от … Википедия

Аврора (крейсер) — У этого термина существуют и другие значения, см. Аврора (значения). «Аврора» … Википедия

Источник

Начальный зенитный угол

Схема пересечения стратиграфической толщи пород наибольшей мощности криволинейными скважинами взамен прямолинейных ( по Б. И. Спиридонову.

Начальный зенитный угол 90 принимается максимальным, исходя из геологических и технических условий. Интенсивность искривления i принимается в зависимости от технических средств, выбираемых для использования, и от предполагаемой суммарной длины интервалов их применения.  

Графики приращения зенитных углов с ростом глубины скважины при различных закономерностях изменения интенсивности искривления.

Он — начальный зенитный угол скважины, градус; L — глубина скважины, м; Ь, с, d — коэффициенты, определяющие темп изменения зенитного угла.  

НБ и его начальный зенитный угол 6нд 0оБ то проектирование сводится к следующему.  

Таким образом, начальный зенитный угол определяется углом падения рудных тел, глубиной скважины, стремлением к сохранению заданного азимутального направления и должен соответствовать возможностям бурового оборудования.  

Построенный графически проектный профиль позволяет определить начальный зенитный угол Qlt координаты точки В заложения устья скважины на поверхности, конечный зенитный угол 0П скважины, отклонение забоя скважины S на конечной глубине от вертикали и длину ствола L по оси скважины либо графически, либо аналитически.  

При расчете проектной траектории устанавливают координаты устья скважины, начальный зенитный угол, длину ствола и угол встречи с пластом полезного ископаемого.  

В сложных геологических условиях для фиксирования скважины в заданной плоскости устанавливают максимально возможный начальный зенитный угол, при котором не требуется переоборудование бурового копра. В случае использования стандартных копров начальный зенитный угол может быть от 3 до 5, что зависит от высоты и габаритов основания копра. Возможности естественного искривления при согласном залегании пласта полезного ископаемого с вмещающей толщей на интервале более 800 м несомненно приведут к встрече пласта полезного ископаемого под углом более 30, даже при его крутом падении. Угол встречи более 30 гарантирует пересечение толщи полезного ископаемого.  

С использованием этих данных определяются величина прямолинейных и криволинейных интервалов ствола, нормы искривления скважины по интервалам, положение устья скважины, начальный зенитный угол и азимут скважины, длина скважины по ее оси.  

Замсмиость приращения азимутального угла Да от зенитного угла 0 при б const и Д9 const.| Схема определения кручения кривой.

Приведенная зависимость показывает, что в случае пространственного искривления скважины с возможной постоянной кривизной большие азимутальные отклонения могут наблюдаться при малых начальных зенитных углах, а величина угла заложения скважины ( начальный зенитный угол) определяет возможности азимутального отклонения скважины.  

Начальные и конечные значения углов наклона скважины определяют, исходя из геолого-структурных условий бурения, содержания решаемой задачи, требований методики и экономики разведки и технических возможностей бурения. Начальный зенитный угол 0 прежде всего зависит от его конечного значения 0К и выбранного типа профиля скважины. Конечный зенитный угол, в свою очередь, зависит от угла падения пересекаемого структурного элемента ( рудного тела) р, желаемого угла встречи у и п ложения оси скважины относительно залежи.  

Буровые скважины часто самопроизвольно искривляются. У наклонных скважин начальный зенитный угол с глубиной может увеличиваться или уменьшаться, а скважина соответственно выполаживаться или выкручиваться.  

В сложных геологических условиях для фиксирования скважины в заданной плоскости устанавливают максимально возможный начальный зенитный угол, при котором не требуется переоборудование бурового копра. В случае использования стандартных копров начальный зенитный угол может быть от 3 до 5, что зависит от высоты и габаритов основания копра. Возможности естественного искривления при согласном залегании пласта полезного ископаемого с вмещающей толщей на интервале более 800 м несомненно приведут к встрече пласта полезного ископаемого под углом более 30, даже при его крутом падении. Угол встречи более 30 гарантирует пересечение толщи полезного ископаемого.  

1.3. Основные термины и определения наклонно направленных скважин

• длина ствола/глубина L;
• глубина по вертикали/вертикаль H;
• отклонение забоя от вертикали/горизонталь A;
• направление отклонения забоя/азимут/азимутальный угол ;
• конфигурация оси.

Рисунок 1.1 – схема определения пространственного положения любой точки на оси скважины

• длина ствола L;
• зенитный угол ;
• азимутальный угол .

рассматриваемой точке и вертикалью

Угол наклона  – угол между касательной к оси ствола в рассматриваемой точке и горизонтальной проекцией оси на плоскость, проходящую через данную точку. Угол наклона определяется по формуле 1.1:

горизонтальной плоскости

Апсидальная плоскость – вертикальная плоскость, проходящая через касательную к оси ствола скважины.

Азимутальный угол исчисляется в горизонтальной плоскости от принятого начала отсчёта до направления горизонтальной проекции к оси ствола скважины по ходу часовой стрелки. В зависимости от принятого начала отсчёта азимутальный угол может быть истинным (географический меридиан), магнитным (магнитный меридиан) или условным (реперным). Если азимутальный угол скважины остается постоянным, то наблюдается плоскостное искривление ствола скважины. Если же постоянно изменяются и зенитный, и азимутальный углы, то в этом случае наблюдается пространственное искривление ствола скважины.

Длина ствола скважины L – расстояние от устья О до забоя или любой точки измерения углов; измеряется по бурильной колонне с учётом её длины в скважине и при инклинометрических замерах кривизны.

Глубина скважины Н – расстояние ОO₁ от устья до горизонтальной плоскости, проходящей через забой скважины либо i-ую точку ствола.

Ось скважины – пространственная кривая, состоящая из сопряженных между собой отрезков прямых и кривых линий. Каждая точка оси скважины определяется её текущими координатами относительно устья, зенитным и азимутальным углами и кривизной.

Зенитное искривление  – изменение зенитного угла между двумя точками замера (формула 1.2).
, град, (1.2)
Азимутальное искривление  – изменение азимутального угла между двумя точками замера (формула 1.3).
, град, (1.3)
где , , , – зенитные и азимутальные углы соответствующих точек: в конце и начале участка, град.

Схема к определению зенитного искривления приведена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Элементарный участок профиля:

1, 2 – касательные к дуге в точках измерения зенитных углов,

R₁, R₂ – радиусы искривления дуги (оси ствола скважины) в точках измерения зенитных углов,

ΔL – длина элементарного участка ствола, Δl – отрезок, соединяющий точки замеров
Профиль скважины – проекция оси ствола скважины на вертикальную плоскость, проходящую через её устье и забой.

План скважины – проекция оси ствола скважины на горизонтальную плоскость, проходящую через её устье.

Отклонение забоя от вертикали A – расстояние от забоя скважины до вертикали, проходящей через её устье.

Интенсивность искривления/скорость набора кривизны i – величина, характеризующая степень искривления ствола и равная отношению приращения угла искривления к длине дуги между соответствующими точками замеров . Различают интенсивность зенитного , азимутального и общего искривления (формулы 1.4, 1.5 и 1.6 соответственно):

случае искривления по зениту могут

Кривизна ствола k – интенсивность искривления i, выраженная в рад/м.

Радиус искривления ствола R – величина, обратно пропорциональная интенсивности искривления (формула 1.7):
. (1.7)
Если , то интенсивность искривления в соответствии с формулой 1.7 на данном участке будет определяться по формуле 1.8:
, град/10 м, (1.8)
а радиус искривления, соответственно, по формуле 1.9:
, м. (1.9)
Если интенсивность искривления не изменяется, то искривление оси ствола скважины происходит по дуге окружности постоянного радиуса.

Плоскость искривления – плоскость, в которой располагается дуга окружности с радиусом кривизны в данной точке.

Отрезок оси скважины между двумя точками измерений, расположенными на расстоянии друг от друга, характеризуется следующими параметра:

средний зенитный и азимутальный углы соответственно, град:

• зенитное/азимутальное искривление ствола скважины (формулы 1.2 и 1.3 соответственно);
• горизонтальная проекция ствола, м:

Поделитесь с Вашими друзьями:

История

Первые попытки обеспечить MWD и LWD относятся к 1920-м годам, а до Второй мировой войны попытки были предприняты с использованием гидроимпульсов, проводных труб, акустики и электромагнетизма. Компания JJ Arps произвела работающую систему направленности и сопротивления в 1960-х годах. Конкурирующая работа, поддерживаемая Mobil, Standard Oil и другими в конце 1960-х и начале 1970-х годов, привела к появлению множества жизнеспособных систем к началу 1970-х, с MWD Teleco Oilfield Services, систем от Schlumberger (Mobil) Halliburton и BakerHughes. Однако главным толчком к развитию стало решение Норвежского нефтяного управления о проведении инклинометрии скважин на шельфе Норвегии каждые 100 метров. Это решение создало среду, в которой технология MWD имела экономическое преимущество по сравнению с обычными механическими устройствами TOTCO, и привело к быстрым разработкам, включая LWD, для добавления гамма-излучения и удельного сопротивления к началу 1980-х годов.