指向式導(dǎo)向鉆井工具控制軸的姿態(tài)測(cè)量方法研究.pdf

1、在導(dǎo)向鉆井過(guò)程中，導(dǎo)向控制所需要的井下工具姿態(tài)參數(shù)主要有工具的旋轉(zhuǎn)速度、工具傾角、工具方位角等，對(duì)這些參數(shù)的準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)測(cè)量是導(dǎo)向鉆井工具實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向控制的前提條件，也是井下控制系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制、確保造成所期望的井眼軌跡的關(guān)鍵。
　　論文針對(duì)一種新型指向式導(dǎo)向鉆井工具的地面模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)的測(cè)量要求，研究了導(dǎo)向軸的姿態(tài)測(cè)量問(wèn)題，研制了一套導(dǎo)向軸姿態(tài)測(cè)量裝置，主要研究成果如下：
　　1.分析了旋轉(zhuǎn)、搖擺運(yùn)動(dòng)中的導(dǎo)向軸姿態(tài)測(cè)量要求，設(shè)計(jì)了

2、基于重力加速度計(jì)和速率陀螺儀的導(dǎo)向軸姿態(tài)測(cè)量方案，研究了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)重力加速度傳感器輸出信號(hào)的影響規(guī)律，提出了消除（削弱）工具旋轉(zhuǎn)影響的姿態(tài)測(cè)量誤差校正方法，建立了導(dǎo)向軸姿態(tài)解算方法；
　　2.根據(jù)指向式導(dǎo)向鉆井工具地面模擬測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)導(dǎo)向軸姿態(tài)解算的測(cè)量要求，基于dsPIC30F4011單片機(jī)，設(shè)計(jì)了能安裝在旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)向軸(筒)內(nèi)部的導(dǎo)向軸姿態(tài)采集子系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和調(diào)試；經(jīng)過(guò)布局優(yōu)化和器件優(yōu)選，使整個(gè)子系統(tǒng)能封裝在直徑為

3、58mm、長(zhǎng)度為120mm的導(dǎo)向軸電子倉(cāng)(筒)內(nèi)；實(shí)驗(yàn)測(cè)試了該子系統(tǒng)的功能和性能；
　　3.設(shè)計(jì)了安裝在地面模擬實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)內(nèi)的導(dǎo)向軸姿態(tài)解算子系統(tǒng)，完成了姿態(tài)解算、D/A變換、信號(hào)輸出等硬件電路和功能軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，并測(cè)試實(shí)驗(yàn)了該子系統(tǒng)的性能；針對(duì)地面模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)需要將旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)向軸姿態(tài)測(cè)量信息傳輸至靜止的實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)的要求，設(shè)計(jì)了無(wú)線傳輸?shù)能浻布?br>　　4.分別采用CS-3LAS加速度計(jì)和ADXL337加速度計(jì)，測(cè)試了導(dǎo)向軸姿