旋转导向钻井工具姿态参数模拟解算电路改进与验证
发布时间：2017-09-30 15:21
本文关键词：旋转导向钻井工具姿态参数模拟解算电路改进与验证
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【摘要】：旋转导向钻井是一项尖端的自动化钻井新技术,该技术已经成为复杂超深定向井和大位移水平井使用的必备技术。能够精确的测量载体的姿态参数,即井斜角、工具面角、方位角等,是实现旋转导向钻井技术的关键。为了能够得到精确的姿态参数,必须对加速度计、磁通门或陀螺仪(惯性器件组合)等传感器的测量数据进行精确解算。传统的姿态参数模拟解算电路利用AD639的反正弦模式,根据三轴加速度计测量井眼轨迹的基本原理,对三轴加速度计的输出进行模拟解算。但是在实验过程中发现,当解算角度达到大角度(90°及270°附近)时,解算值出现了明显的饱和失真、非线性失真,因而提出了模拟解算电路的非线性校正方法。本文通过对模拟函数发生器AD639内部原理电路的分析,利用AD639内部电路的除法部分,设计制作了校正系数调节电路,用以解决模拟解算电路的饱和失真问题。在后续的电路测试中又利用折线拟合电路,用以提高模拟解算电路输出值的精度。在电路测试的过程中,采用离散测试的方法,主要测试了电路的精确度。为了重点突出大角度(90°及270°附近)的校正效果,采用1°作为步进间隔进行校正测试,同时测量了全角度(0°-360°)的校正数据。实验结果表明,文中提出的校正方案使姿态角的解算精度大幅提高,其校正效果较为理想。
【关键词】：旋转导向钻井 姿态测量 姿态参数 模拟解算 补偿
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-7
- 第一章 绪论7-16
- 1.1 旋转导向钻井系统7-14
- 1.1.1 旋转导向钻井系统介绍8-9
- 1.1.2 国内外旋转导向钻井技术发展现状9-12
- 1.1.3 旋转导向钻井技术发展趋势12-14
- 1.2 课题研究意义14-15
- 1.3 研究内容15-16
- 第二章 旋转导向钻井工具姿态参数解算原理16-26
- 2.1 惯性导航系统测量原理16-17
- 2.2 空间坐标变换原理17-19
- 2.3 欧拉旋转变换原理19-23
- 2.4 姿态参数测量原理23-25
- 2.4.1 井斜角和工具面角23-25
- 2.4.2 方位角25
- 2.5 本章小结25-26
- 第三章 模拟解算电路校正设计26-42
- 3.1 主要集成芯片工作原理26-28
- 3.1.1 高精度三角函数转换器AD63926-27
- 3.1.2 可编程精密基准电压源AD58427-28
- 3.2 姿态测量误差分析28-30
- 3.3 非线性电路校正分析30-32
- 3.4 模拟解算电路及其校正电路32-36
- 3.4.1 井斜角解算电路32
- 3.4.2 运算放大电路32-36
- 3.5 校正系数调节电路36-38
- 3.5.1 校正调节电路原理37-38
- 3.5.2 校正系数调节电路设计38
- 3.6 折线拟合电路38-41
- 3.6.1 非线性失真曲线38-39
- 3.6.2 折线拟合电路原理39-40
- 3.6.3 折线拟合电路设计40-41
- 3.7 本章小结41-42
- 第四章 姿态参数校正电路实验分析42-49
- 4.1 校正系数调节电路数据分析42-43
- 4.2 折线拟合电路数据分析43-44
- 4.3 全角度校正电路数据分析44-48
- 4.4 本章小结48-49
- 第五章 结论及展望49-51
- 致谢51-52
- 参考文献52-54
- 附录54-55
- 研究生期间公开发表的论文55-56
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本文编号：948923
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