1335.基于雙軸光纖陀螺的井眼軌跡連續(xù)測斜儀研究

1、基于雙軸光纖陀螺的井眼軌跡連續(xù)測斜儀研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：秦粕云指導(dǎo)教師：任春華副教授學(xué)位類別：工程碩士（儀器儀表工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)光電工程學(xué)院二O一七年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要隨著油氣資源開采的不斷深入和油氣開采技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的油氣井鉆井技術(shù)的劣勢日益凸顯，小口徑、套管井和水平井等鉆井技術(shù)以其高產(chǎn)量、低成本以及高穩(wěn)定性的特點逐漸成為主流趨勢。為了實現(xiàn)對小口徑、套管井和水平井等現(xiàn)代井眼進行軌跡

2、測量，小口徑、低成本、低功耗、環(huán)境適應(yīng)性強的井眼軌跡連續(xù)測斜儀成為迫切需求。光纖陀螺和加速度計等慣性器件具有體積小、自主性強、抗磁干擾且不依賴于外界環(huán)境等特點，在各個行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時，能夠滿足小口徑、套管井和水平井等特殊環(huán)境下的使用需求。因此，本文研究了一種基于雙軸光纖陀螺和3個石英加速度計的測斜儀系統(tǒng)。本文的研究工作主要從以下4個方面展開：（1）理論學(xué)習(xí)和算法推導(dǎo)。在學(xué)習(xí)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)和姿態(tài)解算基本理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合使

3、用三軸光纖陀螺和3個加速度計進行姿態(tài)解算的基本算法，推導(dǎo)出使用雙軸光纖陀螺和3個加速度計進行姿態(tài)解算的算法，并使用經(jīng)典的四元素法對測斜儀進行實時姿態(tài)信息更新。（2）測斜儀系統(tǒng)設(shè)計和搭建。根據(jù)雙軸光纖陀螺測斜儀姿態(tài)解算算法基本原理，選定合適的雙軸光纖陀螺和石英加速度計等元器件，設(shè)計以DSP和FPGA為核心的硬件電路，搭建雙軸光纖陀螺測斜儀系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹測斜儀系統(tǒng)各組成部分及其基本功能。（3）誤差分析和數(shù)據(jù)處理。針對雙軸光纖陀螺測斜儀姿態(tài)

4、解算算法的特點，分析在實際下井過程中測斜儀與井壁碰撞產(chǎn)生的噪聲對算法精度的影響，對比分析加速度計原始信號與噪聲信號之間的特性差異，介紹小波變換以及小波域閾值濾波基本原理，提出利用小波域閾值濾波的方式抑制撞擊噪聲干擾的方法，并通過對比濾波前后加速度計輸出信號以及對比濾波前后算法解算結(jié)果等方式驗證小波域閾值濾波抑制撞擊噪聲干擾的效果；（4）系統(tǒng)實驗和分析。對所研制的2套雙軸光纖陀螺測斜儀產(chǎn)品進行了大量的實驗測試和數(shù)據(jù)處理，包括全方位尋北實驗