專利名稱：小口徑定向陀螺測(cè)斜儀連續(xù)測(cè)量模式標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井用連續(xù)測(cè)量陀螺測(cè)斜儀的標(biāo)定方法，屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
定向鉆井是油氣開發(fā)的重大技術(shù)之一，在國外一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到應(yīng)用。定向鉆井所用的測(cè)斜定向儀，有各種的磁儀表和框架式陀螺儀表。這兩種常規(guī)測(cè)量技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的和改進(jìn)取得了一定的效果，但對(duì)小口徑鉆井測(cè)量已經(jīng)不滿足要求。尤其在我國仍大量使用的磁儀表(如磁通門)由于本身受地質(zhì)和周圍鐵磁物質(zhì)環(huán)境的影響，測(cè)量精度很低， 甚至不能使用，一般的框架式陀螺儀表不僅精度低，而且直徑大，使用前后的對(duì)準(zhǔn)，校準(zhǔn)也相當(dāng)繁瑣。而鉆井用連續(xù)測(cè)量陀螺測(cè)斜儀進(jìn)行標(biāo)定是保證其工程質(zhì)量的關(guān)鍵?，F(xiàn)有技術(shù)中， 對(duì)鉆井用測(cè)斜儀的標(biāo)定暫時(shí)無成型的標(biāo)定方法，通常憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定存在費(fèi)時(shí)且準(zhǔn)確度難以確定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種能高效、快速和準(zhǔn)確對(duì)鉆探用小口徑定向陀螺測(cè)斜儀進(jìn)行標(biāo)定的方法。實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段是一種小口徑定向陀螺測(cè)斜儀連續(xù)測(cè)量模式標(biāo)定方法，采用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)通過六位置試驗(yàn)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，包括如下步驟1)建立加表靜態(tài)輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型針對(duì)鉆探用小口徑定向陀螺測(cè)斜儀三個(gè)石英加速度計(jì)，設(shè)0Xby^b為慣性組合基體坐標(biāo)系，與載體坐標(biāo)系平行；建立石英加速度計(jì)輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型如下
權(quán)利要求
1.小口徑定向陀螺測(cè)斜儀連續(xù)測(cè)量模式標(biāo)定方法，采用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)通過六位置試驗(yàn)進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，包括如下步驟1)建立加表靜態(tài)輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型針對(duì)鉆探用小口徑定向陀螺測(cè)斜儀三個(gè)石英加速度計(jì)，設(shè)OXby^b為慣性組合基體坐標(biāo)系，與載體坐標(biāo)系平行；建立石英加速度計(jì)輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型如下K = kMx0 + αΛ + aJyb + a,ya,b + K,aIb)<Fy=ky (ay0 + a yb + a yfi Λ + a 一 Λ + Ky^yb)F = k (a n+ah+a a ,+a a ,+k^ a2,)、 ζzOzbzy xbzx yb 2z zb,式中，F(xiàn)x、Fy, Fz為xb、yb、zb軸的加表輸出，￡ixb、ayb、azb為沿IMU坐標(biāo)系三個(gè)軸向的加速度。kx、ky、kz 為 Xb、Yb、Zb 軸加表的標(biāo)度因數(shù) ，ax0、ay0、az0 Xb、^b、Zb 軸加表的偏置，k2x、k2y、 k2z為xb、yb、zb軸加表的二階非線性系數(shù)(其值均為小量),a xy、α χζ、α yx、α yz、α ζχ、α zy 為加表安裝誤差(其值均為小量)；針對(duì)目前項(xiàng)目中陀螺測(cè)斜儀上的加表，忽略上式中的小量影響，建立如下簡化模型'N+ - N—XAT “ = kAa,0 + αΛ + + a^JN+ _ N—(]_n\‘AT = ky (ay0 + ayb + ayzaxb + ayxaj、丄“N+ - N—ZAT Z = K ( ζ0 + aZb + a,yaA + aJyb )式中，<、N-x，N;、N;，N:、乂―分別為χ、y、ζ軸加表在采樣周期AT內(nèi)兩路輸出的脈沖數(shù)，其余符號(hào)含義同上；各加表的標(biāo)度因數(shù)、偏置、安裝誤差通過多位置試驗(yàn)進(jìn)行標(biāo)定；2)建立陀螺靜態(tài)輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型針對(duì)鉆探用小口徑定向陀螺測(cè)斜儀的三軸撓性陀螺，設(shè)0 ^ 為慣性組合基體坐標(biāo)系，與載體坐標(biāo)系平行，陀螺輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型如下uX二 k (ω u+a ω u+a ω u gx V xb xz yb xy zbUy-k (ω h + α ω α ω , gy \ yb yz xb yx zl(2-1)Uz-k (ω h + α ω α ω u gz \ zb zy xb zx yb式中，ux、uy, uz為IMU坐標(biāo)系xb、yb、zb軸陀螺的電壓輸出，kgx、kgy、kgz為各軸陀螺的標(biāo)度因數(shù)，axy、αχζ、ayx、α yz、α ζχ、α zy為陀螺安裝誤差，其值均為小量，但考慮到陀螺精度沒有加表的高，故此幾項(xiàng)系數(shù)不能忽略，《xb、coyb、cozb為沿IMU坐標(biāo)系、、yb、zb的輸入角速率，ε χ、ε y、ε z為各軸陀螺靜態(tài)漂移，它們?yōu)?aO+a^gxb +aygyb+azgzb ^y=bO+ Kgxb + bygyb + Kgzb^2"2)sz=c0 +cxgxb+Cygyb +czgzb式中，gxb> gyb、gzb為重力加速度g在IMU坐標(biāo)系三個(gè)軸上的分量； 3)速率試驗(yàn)試驗(yàn)前，將捷聯(lián)慣性組合使速率轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與地垂線平行安裝方式之一安裝在速率臺(tái)上按表1所示，并使被標(biāo)定軸與速率臺(tái)軸重合；按預(yù)先設(shè)計(jì)好的速率測(cè)試點(diǎn)使速率臺(tái)軸以其中某一角速率恒速轉(zhuǎn)動(dòng)；在速率轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)過某一基準(zhǔn)角位置上開始記錄陀螺儀輸出，而且在一周內(nèi)若干相鄰等角度對(duì)稱點(diǎn)上記錄陀螺儀輸出，直到速率轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)完一周；然后，以此角速率作反轉(zhuǎn)試驗(yàn)，同樣記錄下這些數(shù)據(jù)；表1. a速率試驗(yàn)中IMU在速率臺(tái)上的安裝方式
全文摘要
本發(fā)明提供一種小口徑定向陀螺測(cè)斜儀連續(xù)測(cè)量模式標(biāo)定方法，包括如步驟步驟1)建立加表輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型；步驟2)建立陀螺輸入輸出關(guān)系數(shù)學(xué)模型；步驟3)采用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)通過速率試驗(yàn)及六位置試驗(yàn)對(duì)測(cè)斜儀進(jìn)行標(biāo)定；步驟4)利用步驟1)和2)的數(shù)學(xué)模型采用計(jì)算機(jī)輔助程序，對(duì)步驟3)所測(cè)得36組速率數(shù)據(jù)和6組位置數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算輸出測(cè)斜儀陀螺標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差和靜態(tài)漂移系數(shù)。采用本發(fā)明標(biāo)定方法能快速有效的對(duì)陀螺測(cè)斜儀進(jìn)行標(biāo)定，模型估計(jì)準(zhǔn)確有效，操作簡單，能在較短時(shí)間內(nèi)完成所有參數(shù)標(biāo)定，可靠性高。
文檔編號(hào)E21B47/02GK102278108SQ201110124400
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李紅良, 王福亮, 謝箭 申請(qǐng)人:重慶華渝電氣儀表總廠