CN102121375B - 高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法；该高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法为：首先，将安装有耐高温重力加速度计及磁通门传感器探棒的连续测斜仪放置在校验台上，接通连续测斜仪的电源使其输出以下信号：重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz；接着按照一定的规则改变连续测斜仪自转角、倾斜角、方位角，进行重力加速度和磁向量的零点偏值、标量系数值的测量计算，根据计算出的零点偏值和标量系数值，在实际应用中对连续测斜仪输出的重力加速度和磁向量进行修正计算；本发明提供了一种校正简单、方便的高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法。

Description

高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法

(一)、技术领域：本发明涉及一种仪器输出信号的校正方法，特别是涉及一种高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法。

(二)、背景技术：连续测斜仪是石油钻井工程中经常使用的一种测量仪器，它主要用来检测井眼的倾斜角、方位角等参数。由于连续测斜仪输出的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的数值常会有偏差，就需要对其进行校正，现有校正主要通过硬件方式对连续测斜仪的输出信号进行校正调节(就是把连续测斜仪中的3个重力加速度计和3个磁通门式传感器都用硬件的方式调整到所需角度)，这种方法调整复杂、耗时长、维护难，并且对维护人员的技术要求高，不利于推广。以往连续测斜仪中测量重力加速度Gx、Gy、Gz、磁向量Mx、My、Mz的探棒都是不耐高温的，所以要使用保温瓶来对它们进行保护，这样造成连续测斜仪的长度非常长，对连续测斜仪的使用影响很大。

(三)、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种校正简单、方便的高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法。

本发明的技术方案：

首先，选用耐温155℃的重力加速度计及磁通门传感器探棒，重力加速度计及磁通门传感器探棒的型号为LT-1，其生产厂家为中国电子科技集团公司第二十二研究所，使用这种耐高温的探棒后，可去掉保温瓶，在保证重力加速度计及磁通门传感器的测量精度的情况下使仪器变短，有利于石油钻井工程中的测量使用。

一种高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法，首先，将安装有耐高温重力加速度计及磁通门传感器探棒的连续测斜仪放置在校验台上，接通连续测斜仪的电源使其输出以下信号：重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz；在校验台上，连续测斜仪可绕其自身的轴顺时针自转，连续测斜仪的倾斜角可任意调节，连续测斜仪的方位角可在0～360度范围内变化，其中，倾斜角为连续测斜仪的轴与铅垂线的夹角，方位角是指从磁北在水平面上的投影到连续测斜仪的轴在水平面上的投影的顺时针角；然后，进行下列参数的计算：

参数计算a：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy的计算；

参数计算b：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的标量系数值KGx、KGy、KMx、KMy的计算；

参数计算c：进行重力加速度Gz的零点偏值BGz的计算；

参数计算d：进行磁向量Mz的零点偏值BMz的计算；

参数计算e：进行重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz的计算；

根据以上计算得出的参数，在实际应用中对实际测量的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxS、GyS、GzS、MxS、MyS和MzS进行修正计算，得到修正后的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX，GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX的修正计算公式为：

GxX＝KGx*GxS+BGx，

GyX＝KGy*GyS+BGy，

GzX＝KGz*GzS+BGz，

MxX＝KMx*MxS+BMx，

MyX＝KMy*MyS+BMy，

MzX＝KMz*MzS+BMz。

参数计算a的具体步骤如下：

步骤a1：将连续测斜仪的倾斜角调节在10°；

步骤a2：分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的输出值Gx0、Gy0、Mx0、My0；

步骤a3：使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx90、Gy90、Mx90、My90；

步骤a4：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx180、Gy180、Mx180、My180；

步骤a5：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx270、Gy270、Mx270、My270；

步骤a6：分别计算重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy，其中，

BGx＝(Gx0+Gx90+Gx180+Gx270)/4，

BGy＝(Gy0+Gy90+Gy180+Gy270)/4，

BMx＝(Mx0+Mx90+Mx180+Mx270)/4，

BMy＝(My0+My90+My180+My270)/4。

参数计算b的具体步骤如下：

步骤b1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤b2：自转连续测斜仪，使重力加速度Gx的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gy、磁向量My的值GyC、MyC；

步骤b3：分别计算重力加速度Gy、磁向量My的标量系数值KGy、KMy，其中，KGy＝GyB/GyC，KMy＝MyB/MyC；GyB为重力加速度Gy的标量，MyB为磁向量My的标量；

步骤b4：自转连续测斜仪，使重力加速度Gy的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gx、磁向量Mx的值GxC、MxC；

步骤b5：分别计算重力加速度Gx、磁向量Mx的标量系数值KGx、KMx，其中，KGx＝GxB/GxC，KMx＝MxB/MxC；GxB为重力加速度Gx的标量，MxB为磁向量Mx的标量。

GxB、GyB为8000mV；MxB、MyB为6000mV。

参数计算c的具体步骤如下：

步骤c1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤c2：记录重力加速度Gz此时的输出值Gz0；

步骤c3：使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz90；

步骤c4：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz180；

步骤c5：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz270；

步骤c6：计算重力加速度Gz的零点偏值BGz，其中，

BGz＝(Gz0+Gz90+Gz180+Gz270)/4。

参数计算d的具体步骤如下：

步骤d1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°，将连续测斜仪的方位角调节在45°；记录磁向量Mz此时的输出值Mz45；

步骤d2：将连续测斜仪的方位角调节在135°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz135；

步骤d3：将连续测斜仪的方位角调节在225°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz225；

步骤d4：将连续测斜仪的方位角调节在315°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz315；

步骤d5：计算磁向量Mz的零点偏值BMz，其中，

BMz＝(Mz45+Mz135+Mz225+Mz315)/4。

参数计算e的具体步骤如下：

步骤e1：将连续测斜仪的倾斜角调节在0°；

步骤e2：分别记录此时重力加速度Gz、磁向量Mz的值GzC、MzC；

步骤e3：分别计算重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz，其中，KGz＝GzB/GzC，KMz＝MzB/MzC；GzB为重力加速度Gz的标量，MzB为磁向量Mz的标量。

GzB为8000mV；MzB为6000mV。

连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理如下(参见图1～图5)：

首先定义名词：

倾斜角β(DEV)：

连续测斜仪的轴(井眼轴)与铅垂线的夹角，用DEV表示。

倾斜方位角α(DAZ)：

向下看，从磁北到井眼方向在水平面上的顺时针角，用DAZ表示。

相对方位角γ(RB)：

绕连续测斜仪的轴按顺时针方向转动的角，也叫自转角，用RB表示。

磁倾角：

地球表面任何一点的地磁场总强度矢量和水平面间的夹角。

磁偏角：

磁子午线与真子午线间的夹角，因地球两极与地磁两极不重合所致。

倾斜角β和倾斜方位角α的计算方法如下：

采用石英挠性重力加速度计和磁力计组成的连续测斜仪，测量原理基于重力场和地磁场，并且以地磁场为基准建立一个参考坐标系即大地坐标系、以三维正交安装的重力加速度传感器和磁通门传感器建立测量坐标系即连续测斜仪坐标系。

大地坐标系XoYoZo，Xo指向水平东，Yo指向水平北，Zo垂直地面向上(如图1所示)，

连续测斜仪坐标系X、Y、Z，由连续测斜仪轴线方向Z，1号探头Y方向，2号探头X方向，并且确保三轴正交(如图2所示)。

前面我们已经建立了参考坐标系和测量坐标系，连续测斜仪在井眼中静止或匀速运动时，利用这两个坐标系和连续测斜仪坐标轴上分别正交安装的三个重力加速度传感器和三个磁通门传感器的测量值，就可以计算出仪器的方位角和倾斜角。

如果人为地将两个坐标系重合，则Xo对应X，Yo对应Y，Zo对应Z。当连续测斜仪改变姿态时，连续测斜仪坐标系X、Y、Z可以认为相对于大地坐标系Xo、Yo、Zo经过旋转而得到。在计算过程中，首先以Z0轴为轴心逆时针旋转α(方位角)变换成坐标系X1、Y1、Z1(如图3所示)。

X1、Y1、Z1与X0、Y0、Z0的关系如下：

X₁＝X₀cosα+Y₀sinα

Y₁＝-X₀sinα+Y₀cosα

Z₁＝Z₀

可得关系式：

$\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\end{array}\right]---\left(1\right)$

可记关系矩阵

$\left[\mathrm{\α}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(2\right)$

以X1为轴逆时针旋转β(倾斜角)，形成坐标系X2 Y2 Z2(如图4所示)。X2、Y2、Z2与X1、Y1、Z1的关系如下：

X₂＝X₁

Y₂＝Y₁cosβ+Z₁sinβ

Z₂＝-Y₁sinβ+Z₁cosβ

可得关系式：

$\left[\begin{array}{c}{X}_2\\ Y_2\\ Z_2\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\\ 0& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_1\\ Y_1\\ Z_1\end{array}\right]---\left(3\right)$

可记关系矩阵：

$\left[\mathrm{\β}\right]=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\\ 0& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]---\left(4\right)$

以Z2为轴逆时针旋转γ(自转角)，形成坐标系X2 Y2 Z2(如图5所示)。

X、Y、Z与X2、Y2、Z2的关系如下：

X＝X₂cosγ+Y₂sinγ

Y＝-X₂sinγ+Y₂cosγ

Z＝Z₂

可得关系式：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}& 0\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_2\\ Y_2\\ Z_2\end{array}\right]---\left(5\right)$

可记关系矩阵：

$\left[\mathrm{\γ}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\λ}& \sin \mathrm{\γ}& 0\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(6\right)$

由此可得X、Y、Z与Xo、Yo、Zo关系：

$\left[\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right]=\left[\mathrm{\γ}\right]\left[\mathrm{\β}\right]\left[\mathrm{\α}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_0\\ Y_0\\ Z_0\end{array}\right]---\left(7\right)$ 由于

$\left[\mathrm{\γ}\right]\left[\mathrm{\β}\right]\left[\mathrm{\α}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}& 0\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\β}\\ 0& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\β}\\ -\sin \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\β}\\ 0& -\sin \mathrm{\β}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}& \sin \mathrm{\α}& 0\\ -\sin \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\α}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

$=\left[\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}-\sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}& \sin \mathrm{\α}\cos \mathrm{\γ}+\sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}& \sin \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\β}\\ -\sin \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\α}-\cos \mathrm{\γ}\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\α}& -\sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\γ}+\cos \mathrm{\α}\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}& \cos \mathrm{\γ}\sin \mathrm{\β}\\ \sin \mathrm{\α}\sin \mathrm{\β}& -\sin \mathrm{\β}\cos \mathrm{\α}& \cos \mathrm{\β}\end{array}\right]---\left(8\right)$

在基准状态既大地坐标系与连续测斜仪坐标系重合时对重力场有：

$\left[G\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Gx}0\\ \mathrm{Gy}0\\ \mathrm{Gz}0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ -G\end{array}\right]---\left(9\right)$

对磁力场有：

$\left[M\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}0\\ \mathrm{My}0\\ \mathrm{Mz}0\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}& 0& \\ M& \cos & I\\ M& \sin & I\end{array}\right]---\left(10\right)$

(I为磁倾角)

因此，连续测斜仪在任意状态下，各测量轴上重力加速度传感器所测得的重力加速度值为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Gx}\\ \mathrm{Gy}\\ \mathrm{Gz}\end{array}\right]=\left[\mathrm{\γ}\right]\left[\mathrm{\β}\right]\left[\mathrm{\α}\right]\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ -G\end{array}\right]---\left(11\right)$

各测量轴上的磁通门传感器感应的地磁场值为：

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]=\left[\mathrm{\γ}\right]\left[\mathrm{\β}\right]\left[\mathrm{\α}\right]\left[\begin{array}{ccc}& 0& \\ M& \cos & I\\ M& \sin & I\end{array}\right]---\left(12\right)$

对(11)式展开得

Gx＝-Gsinγsinβ    (13)

Gy＝-Gcosγsinβ    (14)

Gz＝-Gcosβ         (15)

对(12)式展开得

Mx＝(cosγsinα+sinγcosαcosβ)McosI+sinγsinβMsinI     (16)

My＝(-sinαsinγ+cosαcosβcosγ)McosI+cosγsinβMsinI    (17)

Mz＝-sinβcosαMcosI+cosβM sinI    (18)

由((13)²+(14)²)÷(15)²得倾斜角计算公式：

${\tan }^2\mathrm{\β}=\frac{{G_x}^2+{G_y}^2}{{G^2}_z}---\left(19\right)$

$\mathrm{\β}=\arctan \frac{\sqrt{{G_x}^2+{G_y}^2}}{G_z}---\left(20\right)$

由(13)÷(14)得相对方位角计算公式：

$\tan \mathrm{\γ}=\frac{G_x}{G_y}---\left(21\right)$

$\mathrm{\γ}=\arctan \frac{G_x}{G_y}---\left(22\right)$

由(16)·cosγ-(17)·sinγ得

M_Xcosγ-M_ysinγ＝sinαMcosI         (23)

由(16)·cosβsinγ+(17)·cosβcosγ-(18)·sinβ得

M_xcosβsinγ+M_ycosβcosγ-M_zsinβ＝cosαMcosI    (24)

得倾斜方位角计算公式

$\tan \mathrm{\α}=\frac{M_x\cos \mathrm{\γ}-M_y\sin \mathrm{\γ}}{M_x\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+M_y\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}-M_z\sin \mathrm{\β}}---\left(25\right)$

$\mathrm{\α}=\arctan \frac{M_x\cos \mathrm{\γ}-M_y\sin \mathrm{\γ}}{M_x\cos \mathrm{\β}\sin \mathrm{\γ}+M_y\cos \mathrm{\β}\cos \mathrm{\γ}-M_z\sin \mathrm{\β}}---\left(26\right)$

通过以上方程的解算，我们已经得出了利用重力场和地磁场测量井眼的倾斜角和倾斜方位角的测量计算方法，计算出了倾斜角(DEV)β和倾斜方位角(DAZ)α。连续测斜仪利用重力场和地磁场测量井眼的倾斜角和倾斜方位角，在测量过程中只要准确地测量出安装在连续测斜仪坐标系上的三个重力分量Gx、Gy、Gz和三个地磁场分量Mx、My、Mz，通过解算式(20)和式(26)就可以求出仪器的倾斜角和倾斜方位角，即井眼的倾斜角和倾斜方位角。

以上是连续测斜的理论基础，我们从计算方法的特点可以看出，它主要通过六个基础量(重力加速度Gx、Gy、Gz和磁向量Mx、My、Mz)来进行计算，针对这个特点，我们在计算时只要把这六个量修正准确就可以计算出准确的倾角和方位了。

本发明的有益效果：

1、本发明首先在校验台上对连续测斜仪的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的零点偏值和标量系数值进行测定，在实际应用中再根据各输出信号的零点偏值和标量系数值对实际测量的数据进行修正计算。这样，在实际使用连续测斜仪检测井眼的倾斜角、方位角时，只要把测定好的零点偏值和标量系数值发到单片机里参与倾斜角、方位角的运算就可以校正连续测斜仪的偏差，校正简单、快捷、维护方便。

(四)、附图说明：

图1为连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理示意图之一；

图2为连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理示意图之二；

图3为连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理示意图之三；

图4为连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理示意图之四；

图5为连续测斜仪测量井眼的倾斜角、方位角的原理示意图之五。

(五)、具体实施方式：

首先，选用耐温155℃的重力加速度计及磁通门传感器探棒，重力加速度计及磁通门传感器探棒的型号为LT-1，其生产厂家为中国电子科技集团公司第二十二研究所，使用这种耐高温的探棒后，可去掉保温瓶，在保证重力加速度计及磁通门传感器的测量精度的情况下使仪器变短，有利于石油钻井工程中的测量使用。

一种高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法，首先，将安装有耐高温重力加速度计及磁通门传感器探棒的连续测斜仪放置在校验台上，接通连续测斜仪的电源使其输出以下信号：重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz；在校验台上，连续测斜仪可绕其自身的轴顺时针自转，连续测斜仪的倾斜角可任意调节，连续测斜仪的方位角可在0～360度范围内变化，其中，倾斜角为连续测斜仪的轴与铅垂线的夹角，方位角是指从磁北在水平面上的投影到连续测斜仪的轴在水平面上的投影的顺时针角；然后，进行下列参数的计算：

参数计算a：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy的计算；

参数计算b：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的标量系数值KGx、KGy、KMx、KMy的计算；

参数计算c：进行重力加速度Gz的零点偏值BGz的计算；

参数计算d：进行磁向量Mz的零点偏值BMz的计算；

参数计算e：进行重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz的计算；

根据以上计算得出的参数，在实际应用中对实际测量的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxS、GyS、GzS、MxS、MyS和MzS进行修正计算，得到修正后的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX，GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX的修正计算公式为：

GxX＝KGx*GxS+BGx，

GyX＝KGy*GyS+BGy，

GzX＝KGz*GzS+BGz，

MxX＝KMx*MxS+BMx，

MyX＝KMy*MyS+BMy，

MzX＝KMz*MzS+BMz。

参数计算a的具体步骤如下：

步骤a1：将连续测斜仪的倾斜角调节在10°；

步骤a2：分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的输出值Gx0、Gy0、Mx0、My0；

步骤a3：使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx90、Gy90、Mx90、My90；

步骤a4：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx180、Gy180、Mx180、My180；

步骤a5：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx270、Gy270、Mx270、My270；

步骤a6：分别计算重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy，其中，

BGx＝(Gx0+Gx90+Gx180+Gx270)/4，

BGy＝(Gy0+Gy90+Gy180+Gy270)/4，

BMx＝(Mx0+Mx90+Mx180+Mx270)/4，

BMy＝(My0+My90+My180+My270)/4。

参数计算b的具体步骤如下：

步骤b 1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤b2：自转连续测斜仪，使重力加速度Gx的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gy、磁向量My的值GyC、MyC；

步骤b3：分别计算重力加速度Gy、磁向量My的标量系数值KGy、KMy，其中，KGy＝GyB/GyC，KMy＝MyB/MyC；GyB为重力加速度Gy的标量，MyB为磁向量My的标量；

步骤b4：自转连续测斜仪，使重力加速度Gy的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gx、磁向量Mx的值GxC、MxC；

步骤b5：分别计算重力加速度Gx、磁向量Mx的标量系数值KGx、KMx，其中，KGx＝GxB/GxC，KMx＝MxB/MxC；GxB为重力加速度Gx的标量，MxB为磁向量Mx的标量。

GxB、GyB为8000mV；MxB、MyB为6000mV。

参数计算c的具体步骤如下：

步骤c1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤c2：记录重力加速度Gz此时的输出值Gz0；

步骤c3：使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz90；

步骤c4：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz180；

步骤c5：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz270；

步骤c6：计算重力加速度Gz的零点偏值BGz，其中，

BGz＝(Gz0+Gz90+Gz180+Gz270)/4。

参数计算d的具体步骤如下：

步骤d1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°，将连续测斜仪的方位角调节在45°；记录磁向量Mz此时的输出值Mz45；

步骤d2：将连续测斜仪的方位角调节在135°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz135；

步骤d3：将连续测斜仪的方位角调节在225°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz225；

步骤d4：将连续测斜仪的方位角调节在315°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz315；

步骤d5：计算磁向量Mz的零点偏值BMz，其中，

BMz＝(Mz45+Mz135+Mz225+Mz315)/4。

参数计算e的具体步骤如下：

步骤e1：将连续测斜仪的倾斜角调节在0°；

步骤e2：分别记录此时重力加速度Gz、磁向量Mz的值GzC、MzC；

步骤e3：分别计算重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz，其中，KGz＝GzB/GzC，KMz＝MzB/MzC；GzB为重力加速度Gz的标量，MzB为磁向量Mz的标量。

GzB为8000mV；MzB为6000mV。

采用本发明的方法对连续测斜仪的输出信号进行校正后测得的井眼的倾斜角、方位角的数据如表1、表2所示，采用硬件方式对连续测斜仪的输出信号进行校正调节后测得的井眼的倾斜角、方位角的数据如表3、表4所示。从中可以看出，采用本发明的校正方法时倾斜角的误差≤±0.2度，方位角(倾斜角3度时)的误差≤±2度，而采用硬件校正方式时测得的倾斜角、方位角的误差要大于采用本发明的校正方法时的误差。

表1：采用本发明的校正方法时倾斜角的测试记录

表2：采用本发明的校正方法时方位角的测试记录(倾斜角3度时)

表3：采用硬件校正方法时倾斜角的测试记录

表4：采用硬件校正方法时方位角的测试记录(倾斜角3度时)

Claims (3)

1.一种高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法，其特征是：首先，将安装有耐高温重力加速度计及磁通门传感器探棒的连续测斜仪放置在校验台上，接通连续测斜仪的电源使其输出以下信号：重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz；在校验台上，连续测斜仪可绕其自身的轴顺时针自转，连续测斜仪的倾斜角可任意调节，连续测斜仪的方位角可在0～360度范围内变化，其中，倾斜角为连续测斜仪的轴与铅垂线的夹角，方位角是指从磁北在水平面上的投影到连续测斜仪的轴在水平面上的投影的顺时针角；然后，进行下列参数的计算：

参数计算a：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy的计算；

参数计算b：进行重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的标量系数值KGx、KGy、KMx、KMy的计算；

参数计算c：进行重力加速度Gz的零点偏值BGz的计算；

参数计算d：进行磁向量Mz的零点偏值BMz的计算；

参数计算e：进行重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz的计算；

根据以上计算得出的参数，在实际应用中对实际测量的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxS、GyS、GzS、MxS、MyS和MzS进行修正计算，得到修正后的重力加速度Gx、重力加速度Gy、重力加速度Gz、磁向量Mx、磁向量My和磁向量Mz的值GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX，GxX、GyX、GzX、MxX、MyX和MzX的修正计算公式为：

GxX＝KGx*GxS+BGx，

GyX＝KGy*GyS+BGy，

GzX＝KGz*GzS+BGz，

MxX＝KMx*MxS+BMx，

MyX＝KMy*MyS+BMy，

MzX＝KMz*MzS+BMz；

参数计算a的具体步骤如下：

步骤a1：将连续测斜仪的倾斜角调节在10°；

步骤a2：分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的输出值Gx0、Gy0、Mx0、My0；

步骤a3：使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx90、Gy90、Mx90、My90；

步骤a4：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx180、Gy180、Mx180、My180；

步骤a5：再使连续测斜仪自转90°，分别记录重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My此时的输出值Gx270、Gy270、Mx270、My270；

步骤a6：分别计算重力加速度Gx、重力加速度Gy、磁向量Mx和磁向量My的零点偏值BGx、BGy、BMx、BMy，其中，

BGx＝(Gx0+Gx90+Gx180+Gx270)/4，

BGy＝(Gy0+Gy90+Gy180+Gy270)/4，

BMx＝(Mx0+Mx90+Mx180+Mx270)/4，

BMy＝(My0+My90+My180+My270)/4；

参数计算b的具体步骤如下：

步骤b1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤b2：自转连续测斜仪，使重力加速度Gx的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gy、磁向量My的值GyC、MyC；

步骤b3：分别计算重力加速度Gy、磁向量My的标量系数值KGy、KMy，其中，KGy＝GyB/GyC，KMy＝MyB/MyC；GyB为重力加速度Gy的标量，MyB为磁向量My的标量；

步骤b4：自转连续测斜仪，使重力加速度Gy的值为-4mV～4mV范围内的一个数值；分别记录此时重力加速度Gx、磁向量Mx的值GxC、MxC；

步骤b5：分别计算重力加速度Gx、磁向量Mx的标量系数值KGx、KMx，其中，KGx＝GxB/GxC，KMx＝MxB/MxC；GxB为重力加速度Gx的标量，MxB为磁向量Mx的标量；

参数计算c的具体步骤如下：

步骤c1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°；

步骤c2：记录重力加速度Gz此时的输出值Gz0；

步骤c3：使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz90；

步骤c4：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz180；

步骤c5：再使连续测斜仪自转90°，记录重力加速度Gz此时的输出值Gz270；

步骤c6：计算重力加速度Gz的零点偏值BGz，其中，

BGz＝(Gz0+Gz90+Gz180+Gz270)/4；

参数计算d的具体步骤如下：

步骤d1：将连续测斜仪的倾斜角调节在90°，将连续测斜仪的方位角调节在45°；记录磁向量Mz此时的输出值Mz45；

步骤d2：将连续测斜仪的方位角调节在135°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz135；

步骤d3：将连续测斜仪的方位角调节在225°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz225；

步骤d4：将连续测斜仪的方位角调节在315°，记录磁向量Mz此时的输出值Mz315；

步骤d5：计算磁向量Mz的零点偏值BMz，其中，

BMz＝(Mz45+Mz135+Mz225+Mz315)/4；

参数计算e的具体步骤如下：

步骤e1：将连续测斜仪的倾斜角调节在0°；

步骤e2：分别记录此时重力加速度Gz、磁向量Mz的值GzC、MzC；

步骤e3：分别计算重力加速度Gz、磁向量Mz的标量系数值KGz、KMz，其中，KGz＝GzB/GzC，KMz＝MzB/MzC；GzB为重力加速度Gz的标量，MzB为磁向量Mz的标量。

2.根据权利要求1所述的高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法，其特征是：所述GxB、GyB为8000mV；MxB、MyB为6000mV。

3.根据权利要求1所述的高温连续测斜仪探棒数字信号的处理方法，其特征是：所述GzB为8000mV；MzB为6000mV。

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