CN102954804B - 一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 - Google Patents
一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102954804B CN102954804B CN201210475671.4A CN201210475671A CN102954804B CN 102954804 B CN102954804 B CN 102954804B CN 201210475671 A CN201210475671 A CN 201210475671A CN 102954804 B CN102954804 B CN 102954804B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole deviation
- tool
- face
- sensor
- instrument
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明公布一种石油钻探测量用传感器正交校准方法，选择符合使用要求的加速度传感器与磁通门，在仪器骨架上安装好加速度传感器与磁通门后，仅需进行仪器坐标系坐标轴与传感器敏感轴基本同轴的简单调整，然后依据建立的数学模型，对仪器摆置特定的12种姿态，即可求得传感器的正交校准系数，在升温状态下，每隔一定温度，计算一组正交校准系数，直到指定温度，用非线性拟合对正交校准系数进行温度补偿，修正后的传感器敏感轴与仪器坐标系坐标轴在软件上实现了精确同轴，且实现了温度补偿，改进了仪器标定的原有方法。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井工程领域，特别涉及一种石油钻探测量用传感器正交校准方法。
背景技术
目前，随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)系统已成为石油钻井工程领域不可或缺的一部分，井下数据的获取，更是重中之重。在地质勘探中，为了能够确定出地层侧面倾角和倾斜方位角，必须连续测量井筒的倾角和倾斜方位角以及作为参考标志的井下仪器方位角。在进行从式钻井或打水平井时需要知道井身轨迹和钻头位置，以调整下一步的钻进方向。因此无论是完井之后或是在钻井过程中，高精度连续地井斜测量是必须的。加速度传感器与磁通门作为检测的重要传感器，其重要性不言而喻。
随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)系统中，3个加速度传感器和3个磁通门是非常普遍的配置。3个加速度计和3个磁通门的敏感轴不正交以及零满偏误差是仪器误差的主要束源。安装误差解决的办法有2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。实际中即使精心调校3个加速度传感器和3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。
但事实上，受加工工艺和安装工艺水平的限制，实际使用的传感器中3敏感轴不可能严格正交，3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。以磁通门为例，相关研究表明，即使磁通门中只有两个磁轴不正交，且其角度偏差仅1°，其余参数均为理想值，若不进行建模校正，其测量误差将达0.87%，再考虑其他参数后误差会更明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种石油钻探测量用传感器正交校准方法，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，且实现温度补偿，改进仪器标定的原有方法。
本发明所采用的技术方案是：一种石油钻探测量用传感器正交校准方法，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，室温下，加速度传感器偏值小于15mg，磁通门偏值小于3nT；
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：建立传感器正交校准数学模型，
V g 为各加表输出电压值，K为校准系数，G为重力加速度在仪器坐标系x，y，z方向的分量，B g 为各加表的偏置；
第四步：依据校准算法，选取特殊的探管姿态计算各校准系数，姿态分别为：(1)井斜0°，(2)井斜180°，(3)井斜90°、工具面0°，(4)井斜90°、工具面180°，(5)井斜90°、工具面90°，(6)井斜90°、工具面270°，(7)井斜45°、工具面45°，(8)井斜45°、工具面225°，(9)井斜45°、工具面0°，(10)井斜45°、工具面90°，(11)井斜45°、工具面180°，(12)井斜45°、工具面270°，计算K和B g 值；
第五步：将计算得到的K和B g 值带入到传感器正交校准数学模型中，任意摆置仪器姿态，计算真实的G值，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：升温状态下，每隔一定温度，计算K和B g 值，并重复第五步，直到指定温度，用非线性拟合对正交校准系数进行温度补偿。
本发明的有益效果是：可以大为减少硬件校准的工作量，并实现了正交校准系数的温度补偿，提高了石油钻探测量的精度和对温度的适应性。
附图说明
图1为正交校准系数计算流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种石油钻探测量用传感器正交校准方法，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，室温下，加速度传感器偏值小于15mg，磁通门偏值小于3nT；
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：建立传感器正交校准数学模型，
V g 为各加表输出电压值，K为校准系数，G为重力加速度在仪器坐标系x，y，z方向的分量，B g 为各加表的偏置；
第四步：依据校准算法，选取特殊的探管姿态计算各校准系数，姿态分别为：(1)井斜0°，(2)井斜180°，(3)井斜90°、工具面0°，(4)井斜90°、工具面180°，(5)井斜90°、工具面90°，(6)井斜90°、工具面270°，(7)井斜45°、工具面45°，(8)井斜45°、工具面225°，(9)井斜45°、工具面0°，(10)井斜45°、工具面90°，(11)井斜45°、工具面180°，(12)井斜45°、工具面270°，计算K和B g 值；
第五步：将计算得到的K和B g 值带入到传感器正交校准数学模型中，任意摆置仪器姿态，计算真实的G值，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：升温状态下，每隔一定温度，计算K和B g 值，并重复第五步，直到指定温度，用非线性拟合对正交校准系数进行温度补偿。以三阶非线性为例，，，如需更为精确的温度补偿，可以适当增加非线性阶数，但须更为精细的温度划分。
Claims (1)
1.一种石油钻探测量用传感器正交校准方法，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，室温下，加速度传感器偏值小于15mg，磁通门偏值小于3nT；
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：建立传感器正交校准数学模型，
V g 为各加表输出电压值，K为校准系数，G为重力加速度在仪器坐标系x，y，z方向的分量，B g 为各加表的偏置；
第四步：依据校准算法，选取特殊的探管姿态计算各校准系数，姿态分别为：(1)井斜0°，(2)井斜180°，(3)井斜90°、工具面0°，(4)井斜90°、工具面180°，(5)井斜90°、工具面90°，(6)井斜90°、工具面270°，(7)井斜45°、工具面45°，(8)井斜45°、工具面225°，(9)井斜45°、工具面0°，(10)井斜45°、工具面90°，(11)井斜45°、工具面180°，(12)井斜45°、工具面270°，计算K和B g 值；
第五步：将计算得到的K和B g 值带入到传感器正交校准数学模型中，任意摆置仪器姿态，计算真实的G值，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：升温状态下，每隔一定温度，计算K和B g 值，并重复第五步，直到指定温度，用非线性拟合对正交校准系数进行温度补偿。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210475671.4A CN102954804B (zh) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | 一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210475671.4A CN102954804B (zh) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | 一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102954804A CN102954804A (zh) | 2013-03-06 |
| CN102954804B true CN102954804B (zh) | 2015-07-01 |
Family
ID=47763918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210475671.4A Active CN102954804B (zh) | 2012-11-22 | 2012-11-22 | 一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102954804B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104034333B (zh) * | 2014-06-13 | 2017-02-15 | 西南科技大学 | 测井探管三维实时姿态检测系统的检测方法 |
| CN104502632B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-06-16 | 郑州合智汇金电子科技有限公司 | 一种石英加速度传感器的温度补偿方法 |
| CN107589473B (zh) * | 2017-08-23 | 2020-02-28 | 东营煜信电子技术有限公司 | 随钻测量传感器正交误差消除方法 |
| CN109356568B (zh) * | 2018-07-31 | 2022-04-12 | 中国石油大学胜利学院 | 一种测斜探管传感器标定方法 |
| CN111324172B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-11-23 | 北京小米松果电子有限公司 | 遥杆的校准方法、装置、电子设备和存储介质 |
| CN115508911B (zh) * | 2022-09-21 | 2024-06-28 | 华中光电技术研究所(中国船舶集团有限公司第七一七研究所) | 一种陆地重力仪标定方法、误差补偿方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101265804A (zh) * | 2008-05-06 | 2008-09-17 | 上海神开石油化工装备股份有限公司 | 一种钻井用的高精度测斜仪传感器正交安装误差的补偿方法 |
| CN101493008A (zh) * | 2009-02-17 | 2009-07-29 | 北京六合伟业科技有限公司 | 基于mems器件的捷联惯性导航陀螺测斜仪 |
| CN101876244A (zh) * | 2010-06-03 | 2010-11-03 | 西安思坦仪器股份有限公司 | 一种惯性测量单元以及动力调谐陀螺连续测斜仪 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9121258B2 (en) * | 2010-11-08 | 2015-09-01 | Baker Hughes Incorporated | Sensor on a drilling apparatus |
-
2012
- 2012-11-22 CN CN201210475671.4A patent/CN102954804B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101265804A (zh) * | 2008-05-06 | 2008-09-17 | 上海神开石油化工装备股份有限公司 | 一种钻井用的高精度测斜仪传感器正交安装误差的补偿方法 |
| CN101493008A (zh) * | 2009-02-17 | 2009-07-29 | 北京六合伟业科技有限公司 | 基于mems器件的捷联惯性导航陀螺测斜仪 |
| CN101876244A (zh) * | 2010-06-03 | 2010-11-03 | 西安思坦仪器股份有限公司 | 一种惯性测量单元以及动力调谐陀螺连续测斜仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102954804A (zh) | 2013-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102954804B (zh) | 一种石油钻探测量用传感器正交校准方法 | |
| CN110849403B (zh) | 一种定向传感器的标定方法 | |
| CA2628681A1 (en) | Methods of correcting accelerometer and magnetometer measurements | |
| CN105804722A (zh) | 一种矿用钻孔测斜仪探管的校正方法 | |
| WO2021068797A1 (zh) | 定向传感器的标定校验系统及方法 | |
| EP0793000A2 (en) | Method for correcting directional surveys | |
| CN105806364A (zh) | 一种矿用回转钻机测斜仪探管的校准方法 | |
| Kabirzadeh et al. | Dynamic error analysis of measurement while drilling using variable geomagnetic in-field referencing | |
| CN110736484A (zh) | 基于陀螺仪及磁传感器融合的背景磁场标定方法 | |
| CN211201936U (zh) | 一种定向传感器的标定校验系统 | |
| CN114415262B (zh) | 一种基于等效零偏的重力仪测量误差补偿方法 | |
| CN113433600B (zh) | 一种重力仪安装误差角标定方法 | |
| CN101750632B (zh) | 一种提高三元件磁测精度的方法 | |
| CN107589473B (zh) | 随钻测量传感器正交误差消除方法 | |
| CN107036576B (zh) | 基于差商法磁测旋转飞行器滚转角的实时解算方法 | |
| Pang et al. | A new misalignment calibration method of portable geomagnetic field vector measurement system | |
| CN108592949B (zh) | 一种方位角钻具磁干扰校正方法及校正系统 | |
| Dorveaux et al. | On-the-field calibration of an array of sensors | |
| CN113484933B (zh) | 一种矿用手持式测斜仪误差动态修正方法 | |
| CN111677500B (zh) | 一种煤矿钻孔轨迹测量方法及系统 | |
| CN108254796A (zh) | 一种标量磁力仪阵列基线的优化方法 | |
| CN115980880A (zh) | 一种定向探管的标定装置、方法 | |
| CN109356568B (zh) | 一种测斜探管传感器标定方法 | |
| CN109033646B (zh) | 基于小量程mems加速度传感器的随钻测斜仪重力工具面角计算方法 | |
| CN112082572B (zh) | 一种标定钻具磁干扰的装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Dengzhou road 257091 in Shandong province Dongying City Dongcheng Development Zone No. 62 Patentee after: Schlumberger Oilfield Technology (Shandong) Co. Ltd. Address before: Dengzhou road 257091 in Shandong province Dongying City Dongcheng Development Zone No. 62 Patentee before: Schlumberger JHP Oilfield Technologies (Shandong) Co., Ltd. |