[發明專利]基于微石英角速率傳感器的隨鉆方位測量誤差補償方法

無效

• 申請號: 200710092529.0
• 申請日: 2007-08-03
• 公開（公告）號: CN101105126A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 劉宇;李秋俊;黎蕾蕾;潘武;劉俊;李登峰;朱繼華
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: E21B47/02
• 分類號: E21B47/02
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及探測技術領域，具體涉及一種隨鉆測斜儀的系統誤差補償方法，適用于定向隨鉆測井，微孔測井等應用。

背景技術

通常影響測井尋北測量精度的因素有很多，其中較為顯著的是慣性傳感器零位漂移、線性度和安裝結構誤差等。隨鉆動態測量中的誤差，是隨鉆測井系統最主要的誤差源，一直沒有得到很好的解決。其技術難點主要在于動態的隨鉆測量中，測量時間較長，一次測量中又很難提供完全靜止的狀態，在溫度等周圍環境變化劇烈的情況下，零位漂移很大，刻度因子也會表現出非線性，從而導致測量結果大大超出了所允許的最小測量誤差，成為影響隨鉆測量方位角精度的最大因素。必須采取有效的方法加以抑制。

要實現動態的隨鉆測量，微石英角速率傳感器必須在整個測量時間和工作溫度范圍內有效補償零位漂移。溫度對微石英角速率傳感器性能的影響主要有兩個方面：一是噪聲，二是零位漂移。噪聲決定傳感器的零偏穩定性，可以通過濾波方法處理；漂移決定傳感器輸出信號的偏移量，可以通過建立各種漂移數學模型來進行補償。目前，消除溫度影響普遍采取兩個方法：溫控，即使角速率傳感器工作在一個恒定的最佳工作溫度上；溫度補償，即建立一個漂移量的數學模型，通過軟件算法實現對零位漂移的補償。

微石英角速率傳感器漂移是一個非線性、非平穩的隨機過程，傳統的補償和修正方法有多種，其中較為常用的方法有回歸分析法和曲線擬合法，這些方法的共同之處就是為消除某種非目標參量對傳感器輸出特性的影響，系統中必須有相應的設置來測量該目標參量的敏感元件，以測量當前非目標參量的實際值，然后按照傳感器事先已經有的標定曲線來加以修正。這樣做無疑會增加系統的復雜程度和硬件的成本，而且也只能針對其中的主要因素。目前有采用自回歸(AMAR)建模對傳感器零位輸出進行處理的方法，但由于角速率傳感器啟動過程中模型參數的不穩定性和逐次啟動參數的不一致，很難建立準確穩定的AR模型，得到精確的測量結果。

測井用尋北角速率傳感器較之地面和常溫用尋北角速率傳感器，受其使用環境的影響具有以下特點：首先是體積要求嚴格，尤其直徑要小，要求形成儀器后適應套管井井徑要求，甚至能在開天窗時從鉆桿投入；其次是較強的抗振性，側鉆開天窗或投入井底時，不會損壞陀螺本體；還有寬溫要求。因此，測井尋北是在惡劣環境下的高精度定位技術，受上述條件的限制，目前只有動調式陀螺得到了應用，但仍然存在定位精度和抗沖擊振動等問題。

發明內容

本發明針對現有技術中的上述缺陷，將作為固態振動型的微石英角速率傳感器應用在隨鉆測井中的測井尋北探測系統，采用灰色神經網絡對陀螺零位漂移進行建模補償，解決隨鉆方位測量系統零位漂移大，刻度因子非線性，測量誤差大，影響隨鉆測量方位角精度等問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案為，為充分利用壓電角速率傳感器的狀態，在多維空間中唯一確定角速率傳感器的零位輸出，本發明提出了在三維空間中建立微石英角速率傳感器的誤差特性模型，取輸入向量為溫度和特定溫度點對應的角速率傳感器運行時間，輸出為角速率傳感器零位電壓，由溫度和時間在三維空間中唯一確定角速率傳感器零位電壓輸出，形成兩個輸入信號到零位輸出信號的單值對應關系，以提高隨鉆測量方位角精度。

并具體包括以下三個步驟：