[發(fā)明專利]利用改進(jìn)的校準(zhǔn)確定位置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780048816.3
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN109891198B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·克洛塞;G·W·特羅伊
• 申請（專利權(quán)）人: 諾瓦利斯有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;E21B47/09
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 鄭勇

提供利用改進(jìn)的校準(zhǔn)確定位置的方法和系統(tǒng)，其允許裝置在適當(dāng)?shù)奈恢瞄_始活動，例如導(dǎo)航鉆頭穿過巖層。位置傳感器(30)具有振蕩元件，該振蕩元件具有根據(jù)重力在設(shè)定方向上的位移范圍，位置傳感器基于設(shè)定方向上的位移量生成位置數(shù)據(jù)信號。溫度傳感器(40)檢測溫度和溫度持續(xù)時(shí)間。由處理器模塊(50)基于溫度數(shù)據(jù)信號、溫度持續(xù)時(shí)間和位置數(shù)據(jù)信號確定塑性偏移值，以便考慮偏移和滯后誤差。根據(jù)塑性偏移值設(shè)置位置值，使得位置值更準(zhǔn)確。根據(jù)塑性偏移值校準(zhǔn)的位置值啟動或維持終端裝置的活動。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及確定工具的位置以在工具位置進(jìn)行操作。特別地，本發(fā)明涉及對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)以確定傳感器位置。更具體地，本發(fā)明涉及校準(zhǔn)井下工具上的傳感器，以更精確地確定井下工具在地下地層中的位置，使得活動或操作(例如井下工具的鉆井)的設(shè)置位置更準(zhǔn)確。

背景技術(shù)

用于確定位置的傳感器用于大量重要過程，例如太空中飛船的部署、視頻游戲控制器的移動和腫塊中細(xì)胞的注射。在大尺度和小尺度上，確定位置以在所確定的位置處進(jìn)行操作是非常重要的。精確的傳感器對于那些活動的進(jìn)行是重要的。還已知傳感器指導(dǎo)地層中的石油和天然氣操作。檢測工具的方向和鉆進(jìn)孔的位置，以便可以在地層中準(zhǔn)確地發(fā)生各種井下活動。這些井下活動包括地層中的鉆探、注入和隔離區(qū)域。傳感器的精確度和鉆井孔的放置會嚴(yán)重影響鉆井作業(yè)的結(jié)果。

校準(zhǔn)傳感器以增加精確度和精密度，使得位置的確定也盡可能準(zhǔn)確和精確。極端環(huán)境條件下的傳感器，由于這些條件(例如高溫)而容易出錯(cuò)。傳感器的環(huán)境可包括鉆井孔中的深度、壓力和熱量。加速度計(jì)的替代環(huán)境還包括：來自視頻游戲控制器的電路板中的電子部件的高溫、軌道中的再入熱和來自細(xì)胞組織中的輻射處理的高溫。

在現(xiàn)有技術(shù)中，使用冗余來增加精確度。2001年3月27日授予MacDonald等人的美國專利No.6206108，教導(dǎo)了一種用于基于具有多個(gè)傳感器以測量多個(gè)參數(shù)的系統(tǒng)來調(diào)整鉆井操作，的方法。傳感器相互校準(zhǔn)，每個(gè)傳感器測量進(jìn)一步改善了井下的儀器讀數(shù)。于2010年4月1日公布的Radford等人的美國專利申請No.2010/0078216中公開了用于鉸孔工具的井下振動監(jiān)測的系統(tǒng)和方法，包括多個(gè)加速度計(jì)、多個(gè)磁力計(jì)和至少一個(gè)溫度傳感器。多個(gè)加速度計(jì)校準(zhǔn)或驗(yàn)證其他傳感器，以引導(dǎo)鉆孔。2003年11月18日授予Schultz等人的美國專利No.6648082，教導(dǎo)了一種用于差動傳感器測量的方法和一種用于檢測鉆頭故障的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含一個(gè)主傳感器和用于其他傳感器值的獨(dú)立傳感器，這些傳感器值相互比較以創(chuàng)建自校準(zhǔn)系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)還建立數(shù)學(xué)模型以提高精確度。2014年8月26日授予Sadlier等人的美國專利No.8818779，教導(dǎo)了一種用于在鉆井時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆井孔實(shí)時(shí)穩(wěn)定性的系統(tǒng)和方法。根據(jù)與地質(zhì)力學(xué)模型相比較的傳感器讀數(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆井操作。在2014年8月21日公布的Hay等人的美國專利申請No.2014/0231141，公開了一種用于鉆頭傳感器校準(zhǔn)的自動加權(quán)的系統(tǒng)和方法，其中傳感器布置在井底組件中。該方法包括首先進(jìn)行記錄鉆孔內(nèi)的初始深度的測量，計(jì)算第二深度的預(yù)測鉆孔曲率，基于預(yù)測的井身曲率計(jì)算加權(quán)校準(zhǔn)值，最后用加權(quán)校準(zhǔn)值調(diào)整鉆孔位置。

現(xiàn)有技術(shù)中對精確度的調(diào)整集中于影響讀數(shù)的外部因素和條件，而不是傳感器本身。數(shù)學(xué)模型適用于鉆井作業(yè)的特定環(huán)境，而不是傳感器的通常精確度和精密度。在用于不同操作的環(huán)境(外層空間，顯微外科)中，仍然有根據(jù)傳感器自身的部件來校準(zhǔn)的需要。