【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及角度测量，尤其涉及一种基于惯性导航的井斜角度测量方法及系统。
技术介绍
1、随着石油、天然气和矿产资源勘探技术的不断发展，井下作业的精确性与安全性越来越受到重视，在钻井过程中，井斜角度（即井眼相对于垂直线的倾斜角度）是一个至关重要的参数，直接影响到钻井的效率、作业安全以及后续的油气开采。因此，精确测量井斜角度的技术显得尤为重要。近年来，惯性导航技术因其高精度、实时性和稳定性逐渐应用于井斜角度测量中，惯性导航系统（ins）通过加速度计和陀螺仪的组合，能够实时监测物体的运动状态，计算出物体的位置信息和姿态角度。然而，传统的井斜角度测量方法主要包括使用垂直仪、井下测斜仪和光学测量等手段，这些方法通常需要在井下进行人工操作，操作复杂且受环境因素影响较大，容易受到外部干扰因素的影响，从而导致井斜角度测量结果的不准确。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术有必要提供一种基于惯性导航的井斜角度测量方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。
2、为实现上述目的，一种基于惯性导航的井斜角度测量方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：通过井下惯性导航系统内置的三轴加速度计以及三轴陀螺仪对钻井设备运行过程进行设备井下运行实时监测，以得到设备惯性导航三轴加速度数据以及设备惯性导航三轴角速度数据；对设备惯性导航三轴加速度数据以及设备惯性导航三轴角速度数据进行惯性状态卡尔曼滤波处理，得到惯性状态三轴加速度滤波数据以及惯性状态三轴角速度滤波数据；
4、步骤s2：对惯性
5、步骤s3：获取井下惯性导航初始参考点，并基于井下惯性导航初始参考点对惯性状态三轴姿态角度仿真空间进行三轴姿态几何挖掘分析，以得到惯性参考点与三轴姿态角度之间的空间几何关系；基于惯性参考点与三轴姿态角度之间的空间几何关系对惯性状态三轴姿态角度仿真空间内相对应的三轴姿态角度进行井斜角度反解计算，得到惯性导航系统井斜角度；
6、步骤s4：通过温度传感器对井下惯性导航系统进行传感器工作温度实时监测，得到惯性导航传感工作温度变化数据；基于惯性导航传感工作温度变化数据对井下惯性导航系统内相对应的传感器输出进行误差补偿推导计算，以得到惯性导航传感器输出误差补偿因子；根据惯性导航传感器输出误差补偿因子对惯性导航系统井斜角度进行井斜校准处理，得到惯性导航井斜校准角度。
7、进一步的，步骤s1包括以下步骤：
8、步骤s11：通过井下惯性导航系统内置的三轴加速度计对钻井设备运行过程进行设备井下运行加速度实时监测，以得到设备惯性导航三轴加速度数据；
9、步骤s12：通过井下惯性导航系统内置的三轴陀螺仪对钻井设备运行过程进行设备井下运行角速度实时监测，以得到设备惯性导航三轴角速度数据；
10、步骤s13：对设备惯性导航三轴加速度数据以及设备惯性导航三轴角速度数据进行传感噪声筛选划分，以得到设备惯性导航三轴标准参数集以及设备惯性导航三轴噪声参数集；
11、步骤s14：对设备惯性导航三轴标准参数集进行惯性状态预测计算，得到设备惯性动态状态预测变量，其中设备惯性动态状态预测变量包括设备惯性三轴加速度状态预测变量以及设备惯性三轴角速度状态预测变量；
12、步骤s15：基于设备惯性导航三轴噪声参数集对设备惯性动态状态预测变量内相对应的设备惯性三轴加速度状态预测变量以及设备惯性三轴角速度状态预测变量进行惯性状态卡尔曼滤波处理，得到惯性状态三轴加速度滤波数据以及惯性状态三轴角速度滤波数据。
13、进一步的，步骤s14中所述的惯性状态预测计算通过惯性状态转移方程进行积分运算，其中，所述的惯性状态转移方程具体为：
14、；
15、；
16、；
17、；
18、式中，为设备惯性动态状态预测变量，为时间变量参数，为时间步长，为积分时间变量参数，为设备惯性导航三轴标准参数集内在时刻处的三轴动态状态向量，为在时刻处的轴加速度分量，为在时刻处的轴加速度分量，为在时刻处的轴加速度分量，为在时刻处的轴角速度分量，为在时刻处的轴角速度分量，为在时刻处的轴角速度分量，为在时刻处的惯性状态外部控制影响分量，为惯性动态状态预测函数，为轴调整系数，为轴调整系数，为轴调整系数，为在时刻处的外部干扰噪声分量，为外部干扰噪声影响函数，为设备惯性状态三轴噪声干扰增益矩阵，为设备惯性状态三轴噪声向量，为轴惯性状态依赖项，为轴惯性状态依赖项，为轴惯性状态依赖项，为在时刻处的设备惯性状态额外干扰项。
19、进一步的，步骤s15包括以下步骤：
20、步骤s151：对设备惯性导航三轴噪声参数集进行时序点位标注提取，得到每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声参数子集；
21、步骤s152：对每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声参数子集进行噪声统计特性表征分析，得到每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声统计特性参数，其中设备惯性三轴噪声统计特性参数包括噪声均值、噪声方差以及噪声自相关函数；
22、步骤s153：基于每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声统计特性参数对相对应的设备惯性三轴噪声参数子集进行噪声协方差统计计算，以得到每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声协方差；对每一个时序点位对应的设备惯性三轴噪声协方差进行协方差矩阵构建，以生成设备惯性导航三轴噪声协方差矩阵；
23、步骤s154：基于设备惯性导航三轴噪声协方差矩阵对设备惯性动态状态预测变量内相对应的设备惯性三轴加速度状态预测变量以及设备惯性三轴角速度状态预测变量进行卡尔曼增益计算，得到设备惯性三轴加速度状态卡尔曼增益以及设备惯性三轴角速度状态卡尔曼增益；
24、步骤s155：基于设备惯性三轴加速度状态卡尔曼增益以及设备惯性三轴角速度状态卡尔曼增益分别对相对应的设备惯性三轴加速度状态预测变量以及设备惯性三轴角速度状态预测变量进行惯性状态卡尔曼滤波处理，得到惯性状态三轴加速度滤波数据以及惯性状态三轴角速度滤波数据。
25、进一步的，步骤s2包括以下步骤：
26、步骤s21：对惯性状态三轴加速度滤波数据以及惯性状态三轴角速度滤波数据进行三轴参数归一化处理，得到惯性状态三轴加速度归一化数据以及惯性状态三轴角速度归一化数据；
27、步骤s22：对惯性状态三轴加速度归一化数据以及惯性状态三轴角速度归一化数据进行正交解耦挖掘分析，得到惯性状态三轴加速度与三轴角速度之间的正交解耦状态数学关系；
28、步骤s23：获取惯性状态采样时间步长，并基于惯性状态采样时间步长以及惯性状态三轴加速度与三轴角速度之间的正交解耦状态数学关系对惯性状态三轴加速度归一化数据以及惯性状态三轴角速度归一化数据进行三轴姿态角度积分运算，以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S14中所述的惯性状态预测计算通过惯性状态转移方程进行积分运算，其中，所述的惯性状态转移方程具体为：
4.根据权利要求2所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S15包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S23包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S35中的井斜角度计算公式具体为：
9.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤S4包括以下
10.一种基于惯性导航的井斜角度测量系统，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，该基于惯性导航的井斜角度测量系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤s14中所述的惯性状态预测计算通过惯性状态转移方程进行积分运算，其中，所述的惯性状态转移方程具体为：
4.根据权利要求2所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤s15包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的基于惯性导航的井斜角度测量方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐江燕，刘军，王晓伟，程金晶，钱满满，朱艳玲，
申请(专利权)人：青岛智腾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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