本文關(guān)鍵詞：基于MEMS技術(shù)的井下工具姿態(tài)測(cè)量與校正　出處：《西安石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 井下姿態(tài)測(cè)量 坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn) 正交坐標(biāo) 安裝位置誤差 均衡補(bǔ)償

【摘要】：目前我國(guó)石油對(duì)外依存度過(guò)高,石油安全形勢(shì)異常嚴(yán)峻,而我國(guó)待開發(fā)油氣資源主要集中在低滲透、深層、海洋、非常規(guī)油氣藏等區(qū)域。導(dǎo)向鉆井技術(shù)是當(dāng)今石油鉆井技術(shù)的最高水平,正帶領(lǐng)著鉆井技術(shù)走向全球第四次石油技術(shù)革命,更改變著世界能源格局,因此發(fā)展我國(guó)導(dǎo)向鉆井技術(shù)迫在眉睫。本文研究的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)中,采用了慣性加速度計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)石油井下鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的測(cè)量。采用正交坐標(biāo)系時(shí),制造、加工、安裝和二次集成等形成了正交性(位置)誤差,導(dǎo)致傳感器三軸輸出信號(hào)存在非線性誤差,降低了測(cè)量精度。因此,實(shí)現(xiàn)井下全角度導(dǎo)向鉆井的重點(diǎn)就在于精確測(cè)量井下姿態(tài)參數(shù)(即井斜角I、工具面角T、方位角A)。本文對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)和國(guó)內(nèi)外姿態(tài)測(cè)量技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹,采用了3個(gè)軸向安裝、相互垂直的慣性加速度計(jì)作為姿態(tài)測(cè)量傳感器,實(shí)現(xiàn)石油井下鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的測(cè)量。同時(shí)重點(diǎn)對(duì)由于軸不正交、不同軸、安裝、加工等產(chǎn)生的位置誤差進(jìn)行理論分析,基于各軸獨(dú)立的概念,構(gòu)造3個(gè)虛擬的正交坐標(biāo)系,并推導(dǎo)了非正交性位置誤差的模型。研究了常規(guī)位置誤差校正方法,分析了誤差補(bǔ)償時(shí)校正矩陣的精度影響以及常規(guī)校正方法的補(bǔ)償矩陣的數(shù)值精度,提出均衡補(bǔ)償概念,對(duì)均衡補(bǔ)償與常規(guī)補(bǔ)償兩種方法進(jìn)行對(duì)比,并在TX-3S測(cè)斜儀上進(jìn)行了測(cè)量驗(yàn)證。結(jié)果表明,ADXL206雙軸加速度計(jì)作為測(cè)量井下工具姿態(tài)參數(shù)的傳感器,其精度達(dá)到要求。在對(duì)非正交性誤差補(bǔ)償矩陣的選取方面,均衡補(bǔ)償消除了常規(guī)補(bǔ)償?shù)闹芷谛韵到y(tǒng)誤差,精度較常規(guī)補(bǔ)償也顯著提高。
[Abstract]:At present, the degree of dependence on foreign oil in China is too high, and the oil security situation is extremely severe, while the oil and gas resources in our country are mainly concentrated in low permeability, deep layer and ocean. Guided drilling technology is the highest level of oil drilling technology, which is leading drilling technology to the 4th global oil technology revolution, but also changing the world energy pattern. Therefore, it is urgent to develop the steering drilling technology in China. The inertial accelerometer is used to measure the attitude parameters of oil drilling tools. When the orthogonal coordinate system is used, the orthogonality (position) error is formed by manufacturing, machining, installation and secondary integration. As a result, there is nonlinear error in the output signal of the sensor, which reduces the measurement accuracy. Therefore, the key to realize the downhole full angle steering drilling is to accurately measure the downhole attitude parameters (I. e., well angle I, tool surface angle T). In this paper, the control system of stabilized platform for rotary steering drilling tools and attitude measurement technology at home and abroad are briefly introduced, and three axial installations are adopted. The vertical inertial accelerometer is used as the attitude sensor to measure the attitude parameters of the drilling tools in the oil well. At the same time, due to the non-orthogonal axis, different axes are installed. Based on the concept of independence of each axis, three virtual orthogonal coordinate systems are constructed, and the models of non-orthogonal position errors are derived, and the correction methods of conventional position errors are studied. The influence of correction matrix on error compensation and the numerical accuracy of compensation matrix of conventional correction method are analyzed. The concept of equalization compensation is put forward and the comparison between equalization compensation and conventional compensation is made. The results show that ADXL206 dual axis accelerometer is used as a sensor for measuring the attitude parameters of downhole tools. In the selection of non-orthogonality error compensation matrix, the periodic system error of conventional compensation is eliminated by equalization compensation, and the accuracy is obviously improved compared with conventional compensation.
【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】：2017
【分類號(hào)】：TE921.2

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