随钻姿态传感器刻度系统研究

论文摘要

在随钻测量和旋转导向钻井中,对井眼轨迹姿态的测量是整个钻进过程中的关键技术之一。对随钻姿态传感器进行刻度和校正,有利于提高该测斜传感器的精度,从而钻出更好以及更优的井眼轨迹,更有利于旋转导向的钻进。本文以加速度计和磁强计组成的测斜短节为研究对象,以数据采集板和上位机软件构建整个系统。首先对测斜短节进行了简单的介绍；接着给出了整个测斜传感器的数学模型以及必要的换算公式；然后针对一种当前常用的测斜传感器校正方法——K系数校正,给出了数学模型,并通过最小二乘法和多元线性回归法对该数学模型中的校正系数进行计算,同时以哈里伯顿的K系数为基础,采用对比的方式,验证了该K系数生成程序的可行性；最后给出了一种主要针对轴不正交和不同轴校正的校正方法——Q校正,以及推导过程,同时以K校正和Q校正为基础,引中出来的另外四种校正方法,其中,K+Q校正因为同时融合了K系数校正中的温度补偿校正和Q校正,通过对比实验发现通过该校正方法校正后的角度,其精度有一定的提高。在本系统中,为了方便后续数据的处理和回放,将采集到的数据直接保存到EXCEL中：同时为了进一步提高数据采集精度,在上位机软件中引入了低通滤波器。在上位机软件中主程序采用VB编写,校正程序（包括K校正、Q校正和K+Q校正）采用matlab编程实现,然后在VB中对其进行调用。采用上述方法,实现了数据的EXCEL保存,加快了数据的处理,提高数据处理的精度。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 项目背景及意义
• 1.3 测斜技术发展现状
• 1.4 论文的研究内容和开展步骤
• 1.5 本章小结
• 第二章 随钻测量与测斜系统
• 2.1 随钻测量
• 2.2 测斜短节及测斜标定装置
• 2.2.1 测斜短节
• 2.2.2 测斜标定装置
• 2.3 测斜数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 采集装置和过程实现设计
• 3.1 采集装置的选择
• 3.2 过程实现设计
• 3.2.1 数据采集卡API函数介绍及调用
• 3.2.2 软件设计流程
• 3.3 数据的excel保存和采用的滤波器
• 3.3.1 数据的excel保存
• 3.3.2 低通滤波器设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 测斜传感器的标定原理
• 4.1 K系数标定方法与数学模型
• 4.1.1 K系数标定方法
• 4.1.2 K系数数学模型
• 4.2 生成K系数
• 4.2.1 K系数生成原理
• 4.2.2 最小二乘法与多元线性回归
• 4.2.3 求解K系数
• 4.3 结果比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 多种标定方法比较分析
• 5.1 Q校正
• 5.1.1 轴不正交校正
• 5.1.2 不同轴校正
• 5.1.3 确定Q值
• 5.2 K+Q校正
• 5.2.1 K+Q校正原理
• 5.2.2 三种校正方法比较
• 5.3 另外三种校正方法
• 5.3.1 K寻优校正
• 5.3.2 Q+K寻优校正
• 5.3.3 K+Q寻优校正
• 5.4 六种校正方法比较
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一：探管503测斜数据
• 附录二：探管503测试数据
• 附录三：两种K系数误差对比表
• 附录四：DT901测试数据
• 附录五：三种校正方法校正后的角度值
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 硕士学位论文详细摘要