1335.基于雙軸光纖陀螺的井眼軌跡連續(xù)測斜儀研究

1、基于雙軸光纖陀螺的井眼軌跡連續(xù)測斜儀研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：秦粕云指導(dǎo)教師：任春華副教授學(xué)位類別：工程碩士（儀器儀表工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一七年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要隨著油氣資源開采的不斷深入和油氣開采技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的油氣井鉆井技術(shù)的劣勢日益凸顯，小口徑、套管井和水平井等鉆井技術(shù)以其高產(chǎn)量、低成本以及高穩(wěn)定性的特點(diǎn)逐漸成為主流趨勢。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)小口徑、套管井和水平井等現(xiàn)代井眼進(jìn)行軌跡

2、測量，小口徑、低成本、低功耗、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的井眼軌跡連續(xù)測斜儀成為迫切需求。光纖陀螺和加速度計(jì)等慣性器件具有體積小、自主性強(qiáng)、抗磁干擾且不依賴于外界環(huán)境等特點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)，能夠滿足小口徑、套管井和水平井等特殊環(huán)境下的使用需求。因此，本文研究了一種基于雙軸光纖陀螺和3個(gè)石英加速度計(jì)的測斜儀系統(tǒng)。本文的研究工作主要從以下4個(gè)方面展開：（1）理論學(xué)習(xí)和算法推導(dǎo)。在學(xué)習(xí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對(duì)準(zhǔn)和姿態(tài)解算基本理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合使

3、用三軸光纖陀螺和3個(gè)加速度計(jì)進(jìn)行姿態(tài)解算的基本算法，推導(dǎo)出使用雙軸光纖陀螺和3個(gè)加速度計(jì)進(jìn)行姿態(tài)解算的算法，并使用經(jīng)典的四元素法對(duì)測斜儀進(jìn)行實(shí)時(shí)姿態(tài)信息更新。（2）測斜儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)和搭建。根據(jù)雙軸光纖陀螺測斜儀姿態(tài)解算算法基本原理，選定合適的雙軸光纖陀螺和石英加速度計(jì)等元器件，設(shè)計(jì)以DSP和FPGA為核心的硬件電路，搭建雙軸光纖陀螺測斜儀系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹測斜儀系統(tǒng)各組成部分及其基本功能。（3）誤差分析和數(shù)據(jù)處理。針對(duì)雙軸光纖陀螺測斜儀姿態(tài)

4、解算算法的特點(diǎn)，分析在實(shí)際下井過程中測斜儀與井壁碰撞產(chǎn)生的噪聲對(duì)算法精度的影響，對(duì)比分析加速度計(jì)原始信號(hào)與噪聲信號(hào)之間的特性差異，介紹小波變換以及小波域閾值濾波基本原理，提出利用小波域閾值濾波的方式抑制撞擊噪聲干擾的方法，并通過對(duì)比濾波前后加速度計(jì)輸出信號(hào)以及對(duì)比濾波前后算法解算結(jié)果等方式驗(yàn)證小波域閾值濾波抑制撞擊噪聲干擾的效果；（4）系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和分析。對(duì)所研制的2套雙軸光纖陀螺測斜儀產(chǎn)品進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)據(jù)處理，包括全方位尋北實(shí)驗(yàn)