[發明專利]一種基于實際采集傳感器數據的鉆鋌姿態測量方法

在審

• 申請號: 201910380966.5
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110107281A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王彬;康鵬
• 申請（專利權）人: 大威德智能裝備（唐山曹妃甸）有限公司
• 主分類號: E21B47/024
• 分類號: E21B47/024;G06F17/50
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 蘇友娟

本發明公開了一種基于實際采集傳感器數據的鉆鋌姿態測量方法，包括以下步驟：(a)根據鉆鋌的運動過程及傳感器數據特性，對加速度計數據進行低通濾波；(b)使用鉆鋌靜止時數據估計加速度計零偏；(c)根據(b)結果補償加速計零偏，對鉆鋌旋轉運動階段加速度計輸出進行修正；(d)計算相應時間序列下鉆鋌的磁工具面角MHS及重力在重力在鉆鋌的投影；(e)計算相應時間序列下的井斜工具面角INCMHS和井斜角INC。能夠提高鉆鋌磁工具面角、井斜角、井斜工具面角解算穩定性。

技術領域

本發明涉及測量領域，特別涉及一種基于實際采集傳感器數據的鉆鋌姿態測量方法。

背景技術

旋轉自動導向技術是上世紀九十年代發展起來的一項高新鉆井技術。該技術可以實現對 旋轉鉆井工具的幾何導向控制，使實鉆井眼軌跡與設計經驗軌跡一致，可以提高鉆井效率， 降低鉆井成本。國外各大石油服務公司大都研制了自己的旋轉導向鉆井系統，國內的很多單 位也進行了相關研究，但總體和國外仍有較大差距。

旋轉自動導向技術的關鍵在鉆鋌姿態的計算，鉆鋌工作在較為惡劣的環境下，各個傳感 器的輸出數據隨時間而積累可能會產生無法估計的誤差，，捷聯系統的姿態解算原理決定了傳 感器輸出誤差會嚴重影響鉆鋌姿態角的解算。因此提高鉆鋌姿態角的解算穩定性成為解決旋 轉導向技術的一個重要的手段。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于實際采集傳感器數據的鉆鋌姿態測量方法，能 夠提高鉆鋌磁工具面角、井斜角、井斜工具面角解算穩定性。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種基于實際采集傳感器數據的鉆鋌姿態解算方法，包括以下步驟：

(a)根據鉆鋌的運動過程及傳感器數據特性，對加速度計數據進行低通濾波；

(b)使用鉆鋌靜止時數據估計加速度計零偏；

(c)根據(b)結果補償加速計零偏，對鉆鋌旋轉運動階段加速度計輸出進行修正；

(d)計算相應時間序列下鉆鋌的磁工具面角MHS及重力在重力在鉆鋌的投影；

(e)計算相應時間序列下的井斜工具面角INCMHS和井斜角INC。

優選地，在步驟(a)中，所述加速度計的有效數據集中于低頻6Hz之內。

優選地，在步驟(a)中，選用切比雪夫I型濾波器對所述數據進行濾波，其中通帶上限 頻率為ω_p＝15Hz，阻帶下限頻率為ω_s＝20Hz，通帶和阻帶對應的最大衰減系數分別為：a_p＝0.5dB,a_s＝20dB。

優選地，在步驟(a)中，其中所述切比雪夫I型濾波器的傳遞函數為

優選地，在步驟(b)中鉆鋌運動過程可知前20s內鉆鋌處于靜止狀態。

優選地，在步驟(b)中的零偏估算過程為：對于加速度計在鉆鋌運動過程中不可避免的 存在振動加速度a_v，由傳感器配置，x軸和y軸上都分別反正有兩個加速度計，旋轉中加速 度計測量到的比力可以表示為：

其中，a_x和a_y分別是x軸和y軸真實要測量的加速度，a_v,x和a_v,y分別是x軸和y軸加速度計測得的振動加速度，和為加速計每次啟動后常值零偏，隨機零偏和為白噪聲，聯立不定方程組，并在線性空間內擬合求可對加速度計零偏進行估算。