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《水平定向钻进随钻测量及方位校正研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第28卷第2期仪器仪表学报Vol128No122007年2月ChineseJournalofScientificInstrumentFeb120073水平定向钻进随钻测量及方位校正研究徐涛,罗武胜,杜列波,吕海宝(国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073)摘要:根据水平定向钻进角度随钻测量的要求,描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头姿态—方位角、倾斜角和工具面向角的方法,针对由于钻具铁磁性材料造成干扰磁场对方位测量引入的误差,提出了利用当地地磁场进行校正的方法,详细分析了校正原理,同时给出校正步骤和仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具的情况下获得准确的
2、方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。关键词:水平定向钻;姿态测量;随钻测量;方位角;方位校正;磁强计中图分类号:P634.7文献标识码:A国家标准学科分类代码:420.40ReasearchofmeasurementwhiledrillingandazimuthcorrectionforhorizontaldirectionaldrillingXuTao,LuoWusheng,DuLiebo,LvHaibao(CollegeofMechatronicsEngineeringandAutomation,NationalUniv.ofDefenseTechnolog
3、y,Changhsha410073,China)Abstract:Accordingtothedemandsforattitudemeasurementinhorizontaldirectionaldrilling,thispaperintroducesanapproachtodeterminethepitch,therollandtheazimuthusingthreemutualorthogonalaccelerometersandmag2netometers.Inordertocompensatefortheeffectsofinterferencemagneticfiel
4、dgeneratedfromtheferromagnetismofthedrill,acorrectionmethodbasedonusinglocalgeomagneticfieldisproposedandthecorrectionprincipleisana2lyzedingreatdetail.Thecorrectionprocessandsimulationresultsarepresented.Resultsshowthattheproposedcor2rectionmethodcandetermineaccurateazimuthusingameasurementi
5、nstrumentlocatedinarelativelyshortnon2mag2neticdrillcollar,soitminimizesthelengthofnon2magneticdrillcollarandsavesdrillingcostsgreatly.Keywords:horizontaldirectionaldrilling;attitudemeasurement;measurementwhiledrilling;azimuthangle;azi2muthcorrection;magnetometer钻杆、多节钻铤和斜面钻头等组成,测量探头安装在其中1引言一段
6、钻铤的内部,完成钻具姿态的实时测量,并将数据传输到地面。这些需要测量的姿态信息包括方位角、倾斜水平定向钻进(horizontaldirectionaldrilling,HDD)是角和工具面向角。方位角是钻具轴线在水平面的投影与利用水平定向钻机,以可控钻孔轨迹的方式在不同地层磁北方向之间的夹角,它反映了水平面内钻具运动的方和深度进行钻进,并通过监测和控制手段抵达设计位置向;倾斜角为钻具轴线与水平面之间的夹角,它反映了钻的1种钻进方法,目前在方兴未艾的非开挖管线铺设领具前进方向相对水平面的倾斜程度;工具面向角则是在域,以及石油开采和地质勘探等领域获得迅速而广泛的与钻具轴线垂直的平面内
7、,钻具的斜面法线方向与参考[123]应用。方向间的夹角,它反映了钻具下一步钻进的造斜方向。水平定向钻进为了实现定向,必须实时获取钻具当为了给出姿态角度的严格定义,在地理坐标系中前的姿态信息,这些信息的获取是由安装在钻具空腔内(NED北东地坐标系)建立钻具坐标系(XYZ坐标系),如的测量探头来完成。如图1所示,水平定向钻具由一系列图2所示。图中H为水平面,V为包含钻进轴线的垂直面,收稿日期:2005212ReceivedDate:20052123基金项目:国家863基金(2003A
