19 декабря 201915:21

Нестабільна робота локаційної системи для ГНБ в польових умовах є основною і постійною причиною «головного болю» операторів в сукупності зі значними втратами робочого часу. Крім прямих відмов техніки, існують два основних джерела нестабільної роботи локаційних систем: спотворення ліній магнітного поля від зонда і рівень електромагнітних завад від промислового обладнання в зоні буріння. У статті наведені алгоритми аналізу нестабільної роботи локаційної системи з метою виявлення справжньої причини помилок вимірювань або відмов техніки. Результати роботи представлені у вигляді набору рекомендацій виявлення причини нестабільності в показаннях локатора.

Принцип функціонування локаційної системи
Обчислення відстані відбувається шляхом вимірювання напруги на вторинній обмотці «просторового трансформатора», первинної обмоткою збудження якого є ферритова антена, що розміщується в зонді.

Створюване зондом змінне магнітне поле за формою (в ідеальних умовах - у вільному просторі) являє собою «бублик», замість «дірки» у якого розташований зонд. Локаційні системи перших поколінь, такі як Spot-D-Tec, RD-385, вимірюють тільки напруженість магнітного поля. По максимуму напруженості визначалася точка стояння над зондом на поверхні землі, тобто координати бурової головки.

Наступне покоління локаційних систем, наприклад SubSite 750/752, визначає вже кілька параметрів «бублика». Те ж дозволяють локатори серії MARK, але параметри контролюються диференціальним способом (основний патент локаторів MARK), що дає можливість використовувати метод розрахунку глибини положення зонда по відстані між передньою і задньою «точками локації». Але конструктивні обмеження дозволяють проводити вимірювання координат тільки в одній з площин «бублика». Для отримання додаткової інформації про координати зонда потрібно або перемикання площині вимірювання (SubSite), або поворот локатора (MARK).

До останнього покоління локаційних систем відносяться локатори ECLIPSE, SE, F2, F5 фірми DCI (Digital Control Inc., США). До цього ж класу належать з'явилися на ринку локатори серії GL виробництва компанії NGLEI (Ningbo Golden Land Electronics Inc., Китай). Відмінність перерахованих систем від інших полягає в більш повному та глибокому аналізі магнітного поля зонда в місці локації за рахунок використання додаткової приймальні магнітної антени. 

Аналіз ситуації та алгоритми поведінки, якщо з локаційної системою «щось не так». Метод поділу шляхів пошуку несправності
В першу чергу оператори локаційних систем звертають особливу увагу на ситуацію, якщо з незрозумілої причини свідчення глибини або даних на екрані дисплея локатора раптом починають відрізнятися від очікуваних. З чим це пов'язано?

Слід чітко уявляти, що параметри глибини, положення точок і лінії локації визначаються виключно локатором. Відповідальність за достовірність даних, що відображаються по нахилу, годин - «відповідальний» зонд. Загальним фактором, що впливає на точність роботи локаційної системи, є рівень промислових перешкод в точці буріння. Це твердження стосується як до всіх систем компанії DCI, так і до систем під торговими марками RADIODETECTION, GL, SNS.

Винятком є системи під торговою маркою SubSite. У них нестійкі свідчення глибини можуть бути наслідком нестабільної роботи зонда, пов'язаних з механічним пошкодженням ферритової антени.

Окремо необхідно виділити несправності каналу передачі даних від РЛС до повторювача (віддаленого дисплею) на буровій установці, які проявляються у відсутності або нестабільному відображенні даних на дисплеї повторювача.

Рівень перешкод - оцінка очікуваної глибини стійкої роботи 

В умовах міста практично ніколи не виконується вимога на допустимий рівень перешкод. Тому, який би вид нестабільності в зв'язці «зонд-локатор" не проявлявся, необхідно перевіряти рівень перешкод. Для систем компанії DCI (MARK, ECLIPSE, SE, F2, F5) рекомендований рівень не більше 150 умовних одиниць. При 300 ... 350 одиницях дистанція стійкої роботи не перевищує 5 ... 6 метрів.

Включення зонда - перевірка його працездатності
Робочий режим зонда (включення) перевіряється зміною відстані «зонд - локатор». Величина рівня сигналу на дисплеї локатора повинна прогнозовано змінюватися: при наближенні - збільшуватися, при видаленні - зменшуватися.

Рівень сигналу, рівень сигналу плюс перешкода - перевірка, що зонд має заявлену потужність 
На дистанції 3 метри свідчення рівня сигналу на дисплеї локаторів MARK, ECLIPSE, SE, F2,F5 повинні бути не менше 530 одиниць. Перешкода може збільшувати рівень сигналу від зонда на кілька десятків одиниць, але це при рівні перешкоди, що значно перевищує 150 одиниць (перевіряється при вимкненому зонді).

Установка режиму прийому локатора - кожному типу зонда свої установки в меню локатора 
Якщо величина сигналу при калібруванні менше, ніж 530 одиниць - наприклад, 350 ... 390 одиниць, то перевіряється відповідність встановленої частоти прийому сигналу на локаторі режиму роботи зонда (наприклад, для зонда FX12 в меню локатора F2 повинна бути обраний маркер «F Series» для зондів і далі зонд «F12». Якщо установки в меню не допомагають і немає однозначного зміни рівня сигналу при зміні відстані «зонд - локатор», то велика ймовірність, що зонд несправний. Зверніть увагу, що зонди FX12 і EC12 (кабельний) вимагають установки різних пунктів меню для коректного відображення даних телеметрії.

Рівень сигналу на дисплеї локатора «SubSite» контролюється за кількістю горизонтальних і вертикальних рисок у верхній частині екрану: при калібрування кількість горизонтальних рисок (показник коефіцієнта посилення) для зонда 86B має бути не більше трьох, для зонда 86BH, 86BHL - не більше двох.

Багатоточечне калібрування - перевірка спотворення силових ліній поля.
Чим більше місць положення локатора над землею використовується для аналізу стану зонда під землею, тим краще прогноз можливих помилок навігації при нестабільній роботі локатора. При наявності великої кількості металу в районі траси буріння форма магнітних силових ліній від зонда буде спотворена, що спричинить неправильне визначення координат зонда. Для оцінки ступеня спотворення ліній магнітного поля застосуємо метод порівняння рівня сигналу в точках локації і точках, розташованих симетрично щодо направлення буріння. Нерівність різниці рівня сигналів характеризує наявність великої кількості металу в зоні буріння.

Можна використовувати допоміжний метод аналізу помилки при вимірі глибини залягання зонда, еквівалентний калібрування локатора по двох точках. У розрахунковій точці над зондом, отриманої шляхом стандартної процедури визначення координат зонда, підійміть локатор на один метр. На дисплеї відстань теж має змінитися на один метр. Якщо зміни більше, то зонд реально знаходиться ближче до поверхні, ніж показує прилад, і навпаки, якщо зміни відстані менше одного метра, то зонд знаходиться глибше. Обидва випадки вимагають додаткового аналізу спотворення магнітного поля зонда для отримання більш достовірних значень глибини.

Виявлення несправності / нестійкої роботи системи «Зонд - Повторювач»

Не включається повторювач 

1. Заряд батареї - поміняйте батарею
Знайдіть можливість для перевірки елементів живлення або акумуляторів (тестер або індикатори на самому акумуляторі - F2, F5), застосовуйте заряджені акумулятори або свіжі елементи живлення.

2. Установка батареї живлення - не плутайте полярність.
У більшості типів локаторів і повторювачів є захист від переполюсовки батареї. Помилка з полярністю в локаторі «SubSite» призведе до виходу його з ладу. Харчування повторювачів «SubSite» і ECLIPSE від бортової мережі 24 В не допускається, гранично допустима напруга на цих повторювачах не вище 16 В.

3. Чистота контактів - запорука «здоров'я» локаторів / повторителей.
Пил від бурових сумішей спільно з вологою, потрапляючи на контактні площадки або пружини в батарейних відсіках приладів, викликають швидку і руйнівну корозію металевих поверхонь і, як наслідок, відмова приладів.

Немає інформації на дисплеї повторювача 
1. Поява / відсутність показань на повторювачі поблизу локатора - ознака відсутності сполучення параметрів приладів або прояв несправності одного з них.
Якщо інформація з'являється на повторювачі поблизу локатора, то це ознака або втрати потужності передавача в локаторі, або втрати чутливості в приймальнику телеметрії. Якщо взагалі немає відображення на повторювачі навіть поруч з локатором, то причиною може бути або несправність передавача / приймача, або розбіжність режимів роботи (частотний регіон, частотний канал, тип системи локації).

2. Сполучення локатор - повторювач
Розбіжність режимів роботи (частотний регіон, частотний канал, тип системи локації) усувається налаштуванням параметрів повторювача. Сполучення передавача локатора і приймача повторювача включає:

вибір системи локації (MARK, ECLIPSE, F2, F5 для мультифункціонального повторювача);
вибір регіону телеметрії (US, UK, AU, CH для мультифункціонального повторювача);
частотний канал ( «1» - «4», але для SubSite 752 «1» - «9» і тільки з повторювачем SubSite 752D);
допоміжний параметр TELEMODE ( «А» або «В» для ECLIPSE).
Досвід показує, що встановлення режимів багатофункціонального повторювача іноді з незрозумілих причин (перешкоди від ЛЕП?) «Злітають» і потрібно проводити повторне сполучення приймача і передавача по каналу телеметрії.

Інформація на дисплеї повторювача свідомо помилкова або пропадає
1. Перевірте, стійкість показань на дисплеї повторювача на різних відстанях від локатора
Якщо поблизу локатора інформація на повторителе з'являється, то це ознака або втрати потужності передавача в локаторі, або втрати чутливості в приймальнику телеметрії в повторителе. Наступним кроком є локалізація несправності.

2. Підключення / відключення антени на повторителе в зоні нестійкої роботи каналу телеметрії
При істотному збільшенні дальності стійкої роботи при підключенні антени до повторителю велика ймовірність локалізації несправності в передавачі локатора. Якщо збільшення дальності немає або воно незначне, то очікувана несправність локалізована в приймальнику повторювача.

3. Сполучення локатор - повторювач слід контролювати при будь-яких дивних свідченнях каналу телеметрії
Досвід показує, що при роботі в зонах з високим рівнем електромагнітних завад (ЛЕП, електропідстанції) відбувається мимовільний скидання установок режимів на багатофункціональних віддалених дисплеях - повторителях. Розбіжність режимів роботи (частотний регіон, частотний канал, тип системи локації) усувається налаштуванням параметрів повторювача. Сполучення передавача локатора і приймача повторювача включає (послідовність важлива):

  • вибір системи локації (MARK, ECLIPSE, F2, F5 для мультифункціонального повторювача);
  • вибір регіону телеметрії (US, UK, AU, CH для мультифункціонального повторювача);
  • частотний канал ( «1» - «4», але для SubSite 752 «1» - «9» і тільки з повторювачем SubSite 752D);
  • допоміжний параметр TELEMODE ( «А» або «В» для ECLIPSE).
  • Для ECLIPSE в меню відображення режиму «TeleMode A» позначає готовність до придбання конкретної Моду А, тобто включений режим «TeleMode B».

4. Перевірка з використанням іншого (другого) повторювача - остання «соломинка»


Якщо є можливість тимчасово, тільки для перевірки, «позичити» повторювач і / або локатор, тієї ж, що і Ваша системи, це суттєво скоротить час на локалізацію нестабільності або несправності. Але не забувайте про необхідність перевірки приладів на сумісність (сполучення приладів).