井下工具姿态测量的分象限校正
随着时代的发展，对石油的依存度及钻采技术的要求愈来愈高，油气田的开采难度越来越大，石油钻井技术必须不断发展革新。旋转导向钻井技术是屹今为止发展最为成熟、应用最为广泛的钻井技术。近年来旋转导向钻井系统研究的热点及难点是井下姿态控制和井眼轨迹跟踪控制问题，精确的姿态测量是实现精准的姿态控制与井眼轨迹跟踪控制的基础，而测量误差的存在大大降低了姿态测量精度。姿态测量中，测量误差的减小是提高测量精度的必要技术手段。 本文以加速度计与磁通门磁力仪为测角传感器构成测量系统，实现井下工具姿态的测量。对姿态传感器输出特性进行分析，针对测量过程中存在的系统误差，建立误差模型。以传感器各轴为基准轴，分别进行欧拉旋转，得到包含系统误差的误差旋转矩阵，将系统误差统一考虑、融合处理。以误差模型为依据，得到校正矩阵计算公式。深入分析传感器输出特性及校正矩阵精度，以常规最大值校正方法为基础，提出一种分象限校正方法，实现对系统误差的校正。 实验数据表明:相比于常规校正方法，所提出的分象限校正方法可有效消除姿态测量过程中存在的系统误差，显著提高姿态角解算精度。同时该方法适用于全姿态角度的校正，尤其适用于小角度井斜角的校正。 本文通过背景研究、理论研究和实验研究，实现了对井下工具姿态测量过程中系统误差的校正，对于实现精准姿态测量有一定意义。
石油钻井;井下工具;姿态测量;旋转矩阵;分象限校正
西安石油大学
硕士
控制理论与控制工程
程为彬
2019
中文
TE92
2019-08-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）