钻井测斜仪检定装置测量不确定度分析

　　测斜仪计量性能状态的好坏,直接影响到钻井井斜和方位的准确性。中原油田于2001年建立了一套新的测斜仪检定装置。本检定装置应用了导弹控制中的计算机控制、智能分析等高新技术,选用无磁材料制造,抗干扰能力强。该装置主要由方位角机构、井斜角机构、工具面角机构和工控机系统4部分组成。该装置在进行安装调试和检定后,进行了重复性、稳定性试验,并对不确定度进行了评定验证和考核。目前,该装置已对油田测斜仪开展了周期性检定工作。

　　1　测量模型

　　1·1　数学模型

　　用标准器进行测量,得到的测量角度值Q为:

　　1·2　灵敏度系数

　　2　标准不确定度分析

　　2·1　标准器角度校准值的标准不确定度u1

　　由于标准器角度测量对某一位置光电编码器计数值为定值,与校准方法无关,不予考虑。

　　2·2　标准光电编码器分辨力引入的标准不确定度u2

　　因为光电编码器计数误差为±1个脉冲,半宽按1′计,概率p为100%,服从均匀分布,则:

　　根据经验,其相对不确定度urel≤0·2,按0·2计算,则查《JJF 1059-1999测量不确定度评定与表示》表4得:ν2=12

　　2·3　标准器加工精度及齿轮回差引起的标准不确定度u3

　　根据厂家提供的技术资料表明,由于加工精度及齿轮回差引起的最大允许误差ΔR为:井斜角机构±2′,方位角和工具面角机构±8′。服从均匀分布,其半宽分别为a井=2′、a方=a工=8′,则:

　　根据经验,其相对不确定度urel≤0·2,按0·2计算,则查表得:ν3=12

　　2·4　标准器测角机构重复性引入的不确定度u井、u方、u工

　　用标准装置对测斜仪井斜角30·25°、方位角125·15°、工具面角90·00°分别进行独立重复测量10次得到如下数据:

　　则:u井=s井=0·47′　　u方=s方=3·10′

　　u工=s工=2·83′　　ν4=9

　　2·5　标准器角度显示分辨力引入的不确定度u5

　　分辨力为0·01°,半宽为0·01°/2=0·005°,故:

　　根据经验,其相对不确定度urel≤0·2,按0·2计算,则查表得:ν5=12

　　3　合成标准不确定度

　　测量过程中各分量彼此独立,计算如下。

　　3·1　井斜角机构合成标准不确定度uc井

　　3·2　方位角机构合成标准不确定度uc方

　　3·3　工具面角机构合成标准不确定度uc工

　　4　有效自由度

　　4·1　井斜角有效自由度