本文關(guān)鍵詞：振動(dòng)環(huán)境下自動(dòng)垂直導(dǎo)向鉆井工具的姿態(tài)測(cè)量方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在鉆井過(guò)程中,自動(dòng)垂直導(dǎo)向鉆井工具通過(guò)控制導(dǎo)向塊在給定方位產(chǎn)生導(dǎo)向所需的導(dǎo)向力,達(dá)到穩(wěn)直或糾斜的目的,從而控制井眼軌跡、造成垂直井眼。因此,井下控制系統(tǒng)需要根據(jù)導(dǎo)向工具的井下姿態(tài)參數(shù)(即井斜角、工具面角)進(jìn)行反饋控制,從而確保井眼軌跡的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。所以井下姿態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量至關(guān)重要,是導(dǎo)向工具實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)向控制的前提條件。論文通過(guò)對(duì)垂直導(dǎo)向鉆井工具姿態(tài)測(cè)量原理分析,研究了近垂直條件下采用重力加速度計(jì)測(cè)量工具姿態(tài)時(shí)的測(cè)不準(zhǔn)和不可測(cè)問(wèn)題,提出了重力加速度非正交測(cè)量方法。通過(guò)對(duì)典型姿態(tài)角度理論分析與計(jì)算推導(dǎo),解算結(jié)果表明,與常規(guī)方法相比,非正交測(cè)量方法的姿態(tài)測(cè)量誤差大大減小,改進(jìn)效果顯著,滿(mǎn)足垂直導(dǎo)向鉆井工具的測(cè)量精度要求。水力驅(qū)動(dòng)裝置的測(cè)試試驗(yàn)驗(yàn)證了重力加速度非正交測(cè)量方法的有效性。另外,垂直導(dǎo)向鉆井工具在近鉆頭振動(dòng)和工具旋轉(zhuǎn)的鉆井工作狀態(tài)下,工具姿態(tài)參數(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)量存在測(cè)不準(zhǔn)問(wèn)題。對(duì)此,提出了轉(zhuǎn)速補(bǔ)償方法以消除工具旋轉(zhuǎn)對(duì)姿態(tài)測(cè)量的影響;采用LMS自適應(yīng)濾波算法,可以有效濾除近鉆頭振動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響。數(shù)值仿真分析表明經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償和LMS自適應(yīng)濾波后的井斜角測(cè)量誤差可小于0.1°,工具面角測(cè)量誤差小于6°,有效地提高了垂直導(dǎo)向鉆井工具的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度。經(jīng)實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演驗(yàn)證了該方法的有效性、可行性。導(dǎo)向工具在變速旋轉(zhuǎn)情況下,采用轉(zhuǎn)速補(bǔ)償方法與LMS自適應(yīng)濾波方法處理后的工具姿態(tài)仍存在較大測(cè)量誤差,針對(duì)此問(wèn)題,分析了磁通門(mén)姿態(tài)測(cè)量原理,及鉆井條件下的姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量性能,提出了以“停鉆”由加速度計(jì)測(cè)井斜、“鉆進(jìn)”由磁通門(mén)傳感器測(cè)工具面角為特征的加速計(jì)與磁通門(mén)傳感器組合測(cè)量方法。
【關(guān)鍵詞】：姿態(tài)測(cè)量 非正交測(cè)量 轉(zhuǎn)速補(bǔ)償 LMS自適應(yīng)濾波 組合測(cè)量
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TE92
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 自動(dòng)垂直鉆井技術(shù)概述8-9
• 1.2 自動(dòng)垂直鉆井工具姿態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量的研究意義9-10
• 1.3 自動(dòng)垂直鉆井工具姿態(tài)參數(shù)測(cè)量技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3.1 國(guó)外隨鉆測(cè)井技術(shù)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)隨鉆測(cè)量技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 國(guó)內(nèi)姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 本文的主要內(nèi)容14
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)14-16
• 第二章 垂直導(dǎo)向工具姿態(tài)靜態(tài)測(cè)量16-23
• 2.1 垂直導(dǎo)向鉆井工具姿態(tài)靜態(tài)測(cè)量原理16-17
• 2.2 近垂直時(shí)的不可測(cè)問(wèn)題17-19
• 2.3 非正交測(cè)量方法19-20
• 2.4 水力驅(qū)動(dòng)條件下的垂直導(dǎo)向鉆井工具姿態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 垂直導(dǎo)向工具姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量23-40
• 3.1 姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量分析23
• 3.2 導(dǎo)向工具姿態(tài)參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)量問(wèn)題分析23-25
• 3.2.1 工具旋轉(zhuǎn)對(duì)姿態(tài)測(cè)量的影響23-24
• 3.2.2 近鉆頭振動(dòng)對(duì)工具姿態(tài)測(cè)量的影響24-25
• 3.3 垂直導(dǎo)向工具姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量方法研究25-26
• 3.3.1 工具旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速補(bǔ)償25-26
• 3.3.2 振動(dòng)信號(hào)的濾除26
• 3.4 LMS自適應(yīng)濾波基本理論26-28
• 3.4.1 自適應(yīng)濾波器組成26
• 3.4.2 自適應(yīng)濾波器工作原理26-28
• 3.4.3 LMS自適應(yīng)算法28
• 3.5 近鉆頭振動(dòng)信號(hào)LMS自適應(yīng)濾波方法28-29
• 3.6 工具姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)值仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)29-30
• 3.7 姿態(tài)動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)值仿真分析30-36
• 3.7.1 工具停鉆時(shí)姿態(tài)靜態(tài)測(cè)量仿真30-31
• 3.7.2 工具勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)的姿態(tài)測(cè)量仿真31-35
• 3.7.3 工具變速旋轉(zhuǎn)時(shí)姿態(tài)測(cè)量仿真35-36
• 3.8 實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演分析36-38
• 3.9 本章小結(jié)38-40
• 第四章 工具姿態(tài)組合測(cè)量方案40-43
• 4.1 組合測(cè)量方案設(shè)計(jì)40
• 4.2 井斜角動(dòng)態(tài)測(cè)量40-41
• 4.2.1 導(dǎo)向工具穩(wěn)直糾斜工作模式41
• 4.3 工具面角實(shí)時(shí)測(cè)量41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第五章 工具姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-57
• 5.1 磁通門(mén)姿態(tài)測(cè)量原理43-44
• 5.2 姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-56
• 5.2.1 模塊設(shè)計(jì)方案選擇44-45
• 5.2.2 硬件電路設(shè)計(jì)45-48
• 5.2.3 模塊軟件設(shè)計(jì)48-53
• 5.2.4 磁通門(mén)傳感器校準(zhǔn)53-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-58
• 致謝58-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士期間公開(kāi)發(fā)表的論文62-63

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：振動(dòng)環(huán)境下自動(dòng)垂直導(dǎo)向鉆井工具的姿態(tài)測(cè)量方法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：357830