基于MEMS技術(shù)的井下工具姿態(tài)測量與校正.pdf

1、目前我國石油對(duì)外依存度過高，石油安全形勢異常嚴(yán)峻，而我國待開發(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)來實(shí)現(xiàn)石油井下鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的測量。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

2、）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)和國內(nèi)外姿態(tài)測量技術(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行了簡要介紹，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)測量傳感器，實(shí)現(xiàn)石油井下鉆井工具姿態(tài)參數(shù)的測量。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

3、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測斜儀上進(jìn)行了測量驗(yàn)證。結(jié)果表明， ADXL206雙軸加速度計(jì)作為測量井下工具姿態(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