旋转工况下随钻定向测量方法研究及仿真分析.pdf

《旋转工况下随钻定向测量方法研究及仿真分析.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、2014仪表技术与传感器2014第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8旋转工况下随钻定向测量方法研究及仿真分析黎安伟，王德彬，刘云峰，董景新(清华大学精密仪器与机械学系，精密测试技术及仪器国家重点实验室，北京100084)摘要：基于三轴磁通门和三轴加速度计的随钻定向测量仪是当今主流的定向测量仪器，其根据三轴磁通门和三轴加速度计的测量值可以实时解算出当前的方位、井斜和工具面角。但利用现有的解算方法，定向测量只能在非旋转工况下进行，否则，由于离心加速度和振动的影响，测量误差将非常大。针对

2、旋转工况，在现有的方位解算方法的基础上，推导2种新的方位角解算方法：迭代法和三角法。对其进行精度分析，得出2种方法本质相同的结论，且在不考虑某些特殊区域时，方位角仿真精度能到达0．8。。最后，通过Matlab编程，进行了仿真验证。关键词：随钻定向测量；旋转工况；随钻测量；方位角；精度分析中图分类号：U666文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)08—0084—04CalculationMethodResearchandSimulationAnalysisofDirectionalMeasuremen

3、tWhileDrillinginRotatingConditionsLIAn—wei，WANGDe—bin，LIUYun—feng，DONGJing·xin(DepartmentofPrecisionInstruments，TsinghuaUniversity，StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasurementTechnologyandInstruments，Beijing100084，China)Abstract：Thedirectionalmeasurementinstrument

4、whiledrilling，basedontri-axialfluxgateandthreeaxisaccelerometers，isthecurrentmainstream．Accordingtomeasuredvaluesofthetri—axialfluxgateandthreeaxisaceelerometers，curentazimuthangle，inclinationangleandtoolfaceanglecanbereal—timecalculated．Butusingtheexistingsol

5、utionmethods，thedirectionalmeasure—mentCanbedoneonlyinnon—rotatingconditions；otherwise，duetotheeffectofcentrifugalaccelerationandvibration，measurementerorswillbeverylarge．Basedontheexistingsolutionmethods，twonewazimuthcalculationmethodswerederived，iterativemet

6、h—odandtriangularmethod，whichcanbeusedinrotatingconditions．Afteraccuracyanalysis，theconclusion，twomethodsareessen—tiallys~lJne，isobtained；andwithoutconsideringthespecificareas，azimuthaccuracyofsimulationcanreach0．8。．Finally，throughtheMATLABprogramming，verified

7、simulationismade．Keywords：directionalmeasurementwhiledrilling；rotatingcondition；MWD；azimuthangle；accuracyanalysis0引言解，然后通过反正切函数求得磁方位角。随钻测量技术(Measurementwhiledrilling，MWD)是指在钻进的同时实现各种参数(工程参数、地质参数及其他参数)连续实时测量的技术，其测量的工程参数主要为井斜、方位和工具面角，即随钻定向测量。井眼轨迹参数(井斜、方位)和工具面向(工

8、具面角)准确实时测量是实现定向钻井施工的基础。目前，基于三轴磁通门和三轴加速度计的随钻定向测量仪是主流的定向测量仪器，其根据三轴磁通门和三轴加速度计的输出可以解算出当前的方位、井斜和工具面角J。但利用现有的解算方法，定向测量只能在非旋转工况下进行，否则，由于离、、心加速度(转速不恒定)和振动的影响，测量得到的井斜角和高、i边工具面角的误差非常大J，解算出的方