井下工具姿态测量的模拟解耦与计算

发布时间：2018-04-15 23:33

  本文选题：井下工具 + 工具面角　； 参考：《西安石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：能够实时、准确地测出近钻头处的井眼轨迹参数是井下工具姿态测量的关键。为了获得高精度的井斜角和工具面角等姿态参数,实现对井眼轨迹的有效控制,通常采用由加速度计、磁通门或者陀螺仪等惯性器件组合而成的姿态传感器来完成井下姿态参数的测量。结合惯性技术测量原理和姿态参数测量理论,推导出了姿态传感器输出与姿态参数之间的三角函数关系。对该三角函数关系进行分析,可得井斜角和工具面角的计算公式。提出了通过模拟解算电路来求解姿态角的方法,最终选定利用高精度函数发生器AD639和模拟乘/除法器AD734为主的芯片,设计除法电路来实现对工具面角的模拟解耦与计算。采用定井斜和变井斜两种方式,利用离散测试与连续测量相结合的方法对电路进行了验证,并对所得数据进行误差分析与计算。可得出在45°定井斜时,电路解算误差最小,最小误差为0.098°,平均误差为0.1742°;在0至90°变井斜时,最小误差为0.096°,平均误差为0.2543°,最大误差保持在0.5°以内。所得数据表明,文中提出的解算方案可行,试验电路解算精度良好,满足设计要求,可以实现井下工具姿态测量的模拟解耦与计算。
[Abstract]:The key of downhole attitude measurement is to measure the borehole trajectory parameters near the bit in real time and accurately.In order to obtain high precision attitude parameters such as inclined angle and tool surface angle, and to realize effective control of wellbore trajectory, the accelerometer is usually used.The attitude sensor composed of fluxgate or gyroscope is used to measure the downhole attitude parameters.Based on the principle of inertial technology and the theory of attitude parameter measurement, the trigonometric function relationship between attitude parameters and the output of attitude sensor is derived.By analyzing the trigonometric function, the formulas of well angle and tool plane angle can be obtained.In this paper, a method of calculating attitude angle by analog circuit is proposed. Finally, the chip with high precision function generator (AD639) and analog multiplier / divider (AD734) is selected, and the division circuit is designed to realize the simulation decoupling and calculation of the tool surface angle.The circuit is verified by the combination of discrete test and continuous measurement, and the error analysis and calculation of the obtained data are carried out.It can be concluded that the minimum error is 0.098 掳and the average error is 0.1742 掳when the deviation is 45 掳, and the minimum error is 0.096 掳, the average error is 0.2543 掳, and the maximum error is less than 0.5 掳when the deviation is changed from 0 掳to 90 掳.The obtained data show that the proposed solution is feasible, the experimental circuit has good accuracy and meets the design requirements, and can realize the simulation decoupling and calculation of the downhole tool attitude measurement.
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE921.2

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本文编号：1756337