垂直鉆井工具小角度姿態(tài)測量技術(shù)研究.pdf

1、井下姿態(tài)測量是垂直鉆井的重要環(huán)節(jié)，可以實(shí)時(shí)測量鉆井姿態(tài)信息，如井斜角、方位角、工具面角等。井下姿態(tài)信息作為井下閉環(huán)實(shí)時(shí)鉆進(jìn)控制的主要參數(shù)，對鉆機(jī)下一步鉆進(jìn)方向會(huì)產(chǎn)生很大的影響。由于傳感器的輸出信號(hào)本身很微弱，又經(jīng)多個(gè)環(huán)節(jié)的放大，不可避免地產(chǎn)生誤差傳遞，導(dǎo)致垂直小信號(hào)參數(shù)的解算精度大為降低，很難同時(shí)兼顧分辨率和抗干擾的性能要求。所以，垂直小角度姿態(tài)測量已成為亟待解決的技術(shù)難題。
　　 對國內(nèi)外鉆井技術(shù)、垂直鉆井工具以及測量方法作了

2、簡要介紹，同時(shí)重點(diǎn)介紹了姿態(tài)更新算法中的方向余弦法。推導(dǎo)了采用三軸加速度計(jì)為傳感器的輸出公式，分析了加速度計(jì)輸出信號(hào)規(guī)律。研究了三角函數(shù)展開式的模擬擬合原理、方法及誤差，利用數(shù)字仿真改進(jìn)了展開式，設(shè)計(jì)了0°～90°范圍內(nèi)井斜角的余弦函數(shù)數(shù)值擬合電路。根據(jù)姿態(tài)角直接求解要求，提出了反函數(shù)求解電路實(shí)現(xiàn)思想，設(shè)計(jì)了可提高小角度(0°～6°)分辨率的模擬求解電路。最后，介紹了方位角的求解方法，并設(shè)計(jì)了可簡化單片機(jī)求取正切運(yùn)算的模擬電路。