[發明專利]一種樁基孔井筒質量評價方法在審
| 申請號： | 202211217733.1 | 申請日： | 2022-09-30 |
| 公開（公告）號： | CN115711118A | 公開（公告）日： | 2023-02-24 |
| 發明（設計）人： | 廖洪波;李田林;殷坤;宋家亮;劉向陽;慕娟 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍63653部隊 |
| 主分類號： | E21B47/00 | 分類號： | E21B47/00;E21B47/013;E21B47/12;E21B47/022 |
| 代理公司： | 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008 | 代理人： | 鄒大堅;胡君 |
| 地址： | 841700 新疆維吾爾自治區烏*** | 國省代碼： | 新疆;65 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 樁基 井筒 質量 評價 方法 | ||
本發明公開了一種樁基孔井筒質量評價方法，包括以下內容：步驟S1：在鉆頭上安裝姿態測量傳感器并進行鉆孔作業；步驟S2：建立地理坐標系；并且利用姿態測量傳感器來測量計算建立儀器載體坐標系；步驟S3：利用地理坐標系數據和儀器載體坐標系數據，計算出鉆頭在樁基孔井筒中的姿態傾斜角數據和姿態方位角數據；步驟S4：利用姿態傾斜角數據和姿態方位角數據計算井心位置偏移量，以用于繪制出井心軌跡的三維曲線來評價樁基孔井筒質量。本發明具有操作方便快捷、能確保不提鉆條件下完成成井質量評價、大大縮短測量評價作業時間、大大提高鉆井工作效率的優點。
技術領域
本發明主要涉及工程機械裝備領域，尤其涉及一種樁基孔井筒質量評價方法。
背景技術
樁基孔井筒傾斜參數是衡量成井質量的重要指標。現有測量井筒傾斜參數的主要手段是基于提鉆超聲測井方法，即在提鉆條件下通過下放超聲測井儀器定間隔測量井筒截面尺寸，以此為基礎計算當前井筒截面中心相對于井口中心的偏移距離和方向，從而得到井筒傾斜參數。該種測量方法需要在提鉆條件下測量，不僅僅單次測量間隔時間長、時間消耗多、降低了鉆井效率，而且無法及時掌握成井質量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種操作方便快捷、能確保不提鉆條件下完成成井質量評價、大大縮短測量評價作業時間、大大提高鉆井工作效率的樁基孔井筒質量評價方法。
為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：
一種樁基孔井筒質量評價方法，包括以下內容：
步驟S1：在鉆頭上安裝姿態測量傳感器并進行鉆孔作業；
步驟S2：建立地理坐標系；并且利用姿態測量傳感器來測量計算建立儀器載體坐標系；
步驟S3：利用地理坐標系數據和儀器載體坐標系數據，計算出鉆頭在樁基孔井筒中的姿態傾斜角數據和姿態方位角數據；
步驟S4：利用姿態傾斜角數據和姿態方位角數據計算井心位置偏移量，以用于繪制出井心軌跡的三維曲線來評價樁基孔井筒質量。
作為本發明的進一步改進，所述姿態測量傳感器包括重力加速度計和光纖陀螺；步驟S2、步驟S3中：
所述地理坐標系的Xn軸指向正北方向，Yn軸指向正東方向，Zn軸沿地垂線指向地心，三軸構成右手直角坐標系；所述儀器載體坐標系的Zb軸沿著儀器主軸指向測量的方向，Xb軸和Yb軸在垂直于Zb軸的平面內，相互垂直于Zb軸構成右手直角坐標系；
依據捷聯系統姿態變換原理，儀器載體坐標系相對于地理坐標系的姿態變換矩陣為：
式(1)中，γ為井斜角，β為方位角，ω為工具面角；
當重力加速度計坐標系與鉆頭坐標系正交(重合)安裝時，即重力加速度在鉆頭坐標系上的三個分量可測，則有：
式(2)中，vx為重力加速度計在Xb軸上的測量值，vy為重力加速度計在Yb軸上的測量值，vz為重力加速度計在Zb軸上的測量值，vg為當地重力加速度值；由此可得出計算鉆頭在樁基孔井筒中的姿態傾斜角數據的計算公式為：
通過光纖陀螺測量儀器載體坐標系上地球自轉角速度的分量，通過計算獲取載體坐標系相對于地理坐標系正北方向的夾角；光纖陀螺在儀器載體坐標系下的測量輸出和地球自轉角速度之間的關系為：
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