随钻测量传感器正交误差消除方法技术

本发明专利技术公开了一种随钻测量传感器正交误差消除方法，按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：1.选择加速度传感器与磁通门；2.在仪器上安装加速度传感器与磁通门并调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；3.建立传感器正交误差消除公式；4.依据校准算法，选取一系列姿态；5.拟合求解正交误差消除系数，将计算得到的系数带入到传感器正交误差消除公式中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位等测量值；6.将系数写入仪器内存即刻。本发明专利技术的随钻测量传感器正交误差消除方法，程序流程简单，操作方便，使用该方法，可以大为减少硬件校准的工作量，提高了石油钻探测量的精度。

The method of eliminating the orthogonal error of the measuring sensor of the drilled

The invention discloses a MWD sensor orthogonal error elimination method, according to the program running on the computer programming algorithm, the orthogonal calibration method: 1. acceleration sensor and fluxgate; 2. in instrument installed on the acceleration sensor and the fluxgate sensor and adjust, the sensitive axis and axis coordinate system basic instrument 3. coaxial; sensor based orthogonal error elimination formula; 4. on the basis of the calibration algorithm, selects a series of attitude; 5. fitting orthogonal error elimination coefficient, the coefficient calculated by the sensor into orthogonal error elimination method, random placement instrument attitude, then get the hole deviation and azimuth measurements; 6. coefficient writing instrument memory immediately. The orthogonal error elimination method of the MWD sensor is simple and easy to operate. With this method, the workload of hardware calibration can be greatly reduced, and the accuracy of oil drilling survey is improved.

【技术实现步骤摘要】
随钻测量传感器正交误差消除方法
本专利技术涉及油田随钻测量工程
，具体涉及一种随钻测量传感器正交误差消除方法。
技术介绍
能源行业，尤其是石油能源行业是国家的生命产业之一，每个国家对其都有着高度的重视。当前油气勘探开发面对资源品质劣质化、油气目标复杂化、安全环保严格化等的严峻挑战，全球油气勘探开发目标正从直井向定向井和水平井、从浅层向深层和超深层发展。水平井及深井的大量开采，推动了对随钻测量仪器的需求，且随着井深的逐步增加，起下钻的作业成本相对增加。对随钻测量仪器的精度及准确性都提出了更高的要求。目前，随钻测量(MWD)已成为石油钻井工程系统中尤为重要的一环，井下数据的获取，更是重中之重。MWD系统中，三个加速度传感器和三个磁通门是非常普遍的配置。三个加速度计和三个磁通门的敏感轴不正交以及偏置误差是仪器误差的主要束源。安装误差解决的办法有两种，一种是在硬件上的校正，尽量调整使其正交；另一种是在软件上采取补偿的方法。实际应用中，即使精心调校三个加速度传感器和三个磁通门传感器，也会由于安装的原因、测量的视觉等误差，无法避免因敏感轴不正交而引起偏差。受加工工艺和安装工艺水平的限制，传感器中三敏感轴不可能严格正交，三轴灵敏度及其他电气性能也不可能完全对称。此外，还存在零点漂移、传感器内部干扰等影响，使得三轴传感器在不同形态下，对同一重力场或者磁场测量的数值与实际值之间有一个较大的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种随钻测量传感器正交误差消除方法，经过校准后，传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴在软件上实现精确同轴，改进仪器标定的原有方法。其技术方案是：随钻测量传感器正交误差消除方法，按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：第一步：选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门；第二步：在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，对其进行调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；第三步：建立传感器正交误差消除公式；第四步：依据校准算法，选取一系列姿态分别为：(1)摆置传感器井斜0°、工具面90°，每转动井斜30°取Gx原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gx原始值；(2)摆置传感器井斜0°、工具面0°，每转动井斜30°取Gy原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gy原始值；(3)摆置传感器方位270°，井斜90°，每转动工具面30°取Gz原始值，直至转过360°，记录重力工具面及相对应的Gz原始值；(4)磁通门数据的采集亦做类似的姿态摆置；第五步：拟合求解正交误差消除系数，将计算得到的系数带入到传感器正交误差消除公式中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位等测量值，依此来验证校准系数准确性；第六步：将系数写入仪器内存，完成仪器传感器正交误差消除。所述第一步中，在室温下，所述加速度传感器灵敏度小于1mg，所述磁通门灵敏度小于1nT。所述第三步中，传感器正交误差消除公式为：Gx′=Gx-x11sin(x12γ+x13)sin(Tf)-x14Gy′=Gy-x21sin(x22γ+x23)cos(Tf)-x24Gz′=Gz-x31sin(x32Tf+x33)sin(γ)-x34Mx′=Mx-x41sin(x42γ+x43)sin(Tf)-x44My′=My-x51sin(x52γ+x53)cos(Tf)-x54Mz′=Mz-x61sin(x62Gf+x63)sin(γ)-x64式中，Gx,Gy,Gz为重力加速度计的原始输出，Gx′,Gy′,Gz′为经过误差消除的重力加速度计输出，Mx,My,Mz为磁通门的原始输出，Mx′,My′,Mz′为经过误差消除的磁通门输出，xkj为重力加速度计及磁通门的正交误差模型系数，γ为井斜角，Tf为工具面角。所述所述xkj中k=1～6,j=1～4。本专利技术结构具有的有益效果是：本专利技术的随钻测量传感器正交误差消除方法，程序流程简单，操作方便，使用该方法，可以大为减少硬件校准的工作量，提高了石油钻探测量的精度。附图说明图1是本专利技术一种实施例的传感器正交误差消除流程图。具体实施方式一种随钻测量传感器正交误差消除方法，按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：第一步：选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门；第二步：在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，对其进行调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；第三步：建立传感器正交误差消除公式；第四步：依据校准算法，选取一系列姿态分别为：(1)摆置传感器井斜0°、工具面90°，每转动井斜30°取Gx原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gx原始值；(2)摆置传感器井斜0°、工具面0°，每转动井斜30°取Gy原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gy原始值；(3)摆置传感器方位270°，井斜90°，每转动工具面30°取Gz原始值，直至转过360°，记录重力工具面及相对应的Gz原始值；(4)磁通门数据的采集亦做类似的姿态摆置；第五步：拟合求解正交误差消除系数，将计算得到的系数带入到传感器正交误差消除公式中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位等测量值，依此来验证校准系数准确性；第六步：将系数写入仪器内存，完成仪器传感器正交误差消除。所述第一步中，在室温下，所述加速度传感器灵敏度小于1mg，所述磁通门灵敏度小于1nT。所述第三步中，传感器正交误差消除公式为：Gx′=Gx-x11sin(x12γ+x13)sin(Tf)-x14Gy′=Gy-x21sin(x22γ+x23)cos(Tf)-x24Gz′=Gz-x31sin(x32Tf+x33)sin(γ)-x34Mx′=Mx-x41sin(x42γ+x43)sin(Tf)-x44My′=My-x51sin(x52γ+x53)cos(Tf)-x54Mz′=Mz-x61sin(x62Gf+x63)sin(γ)-x64式中，Gx,Gy,Gz为重力加速度计的原始输出，Gx′,Gy′,Gz′为经过误差消除的重力加速度计输出，Mx,My,Mz为磁通门的原始输出，Mx′,My′,Mz′为经过误差消除的磁通门输出，xkj为重力加速度计及磁通门的正交误差模型系数，γ为井斜角，Tf为工具面角。所述所述xkj中k=1～6,j=1～4。实施例：参照图1，按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：第一步：选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门，室温下，加速度传感器灵敏度小于1mg，磁通门灵敏度小于1nT；第二步：在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，对其进行简单调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；第三步：建立传感器正交误差消除公式：Gx′=Gx-x11sin(x12γ+x13)sin(Tf)-x14Gy′=Gy-x21sin(x22γ+x23)cos(Tf)-x24Gz′=Gz-x31sin(x32Tf+x33)sin(γ)-x34Mx′=Mx-x41sin(x42γ+x43)sin(Tf)-x44My′=My-x51sin(x52γ+x53)cos(Tf)-x54Mz′=Mz-x61sin(x62Gf+x63)sin(γ)-x64式中，Gx,Gy,Gz为重力加速度计的原始输出，Gx′,Gy本文档来自技高网...

【技术保护点】
随钻测量传感器正交误差消除方法，其特征在于：按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：第一步：选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门；第二步：在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，对其进行调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；第三步：建立传感器正交误差消除公式；第四步：依据校准算法，选取一系列姿态分别为：(1) 摆置传感器井斜0°、工具面90°，每转动井斜30°取Gx原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gx原始值；(2) 摆置传感器井斜0°、工具面0°，每转动井斜30°取Gy原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gy原始值；(3) 摆置传感器方位270°，井斜90°，每转动工具面30°取Gz原始值，直至转过360°，记录重力工具面及相对应的Gz原始值；(4) 磁通门数据的采集亦做类似的姿态摆置；第五步：拟合求解正交误差消除系数，将计算得到的系数带入到传感器正交误差消除公式中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位等测量值，依此来验证校准系数准确性；第六步：将系数写入仪器内存，完成仪器传感器正交误差消除。

【技术特征摘要】
1.随钻测量传感器正交误差消除方法，其特征在于：按算法编制的程序运行于计算机，其正交校准方法为：第一步：选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门；第二步：在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，对其进行调整，使传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴基本同轴；第三步：建立传感器正交误差消除公式；第四步：依据校准算法，选取一系列姿态分别为：(1)摆置传感器井斜0°、工具面90°，每转动井斜30°取Gx原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gx原始值；(2)摆置传感器井斜0°、工具面0°，每转动井斜30°取Gy原始值，直至转过360°，记录每次姿态的井斜值及相对应的Gy原始值；(3)摆置传感器方位270°，井斜90°，每转动工具面30°取Gz原始值，直至转过360°，记录重力工具面及相对应的Gz原始值；(4)磁通门数据的采集亦做类似的姿态摆置；第五步：拟合求解正交误差消除系数，将计算得到的系数带入到传感器正交误差消除公式中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位等测量值，依此来验证校准系数准确性；第六步：将系数写入仪器内存，完成仪器传感器正交误差消除。2.根据权利要求1所述的随钻测量传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕泗义，王纪昌，王永，刘庆，
申请(专利权)人：王纪昌，
类型：发明
国别省市：山东,37