近钻头钻具姿态测量的多传感器最小二乘原理加权融合方法

• 作者: 汪跃龙 李凌云 贺艳 毛艳慧 高怡
• 来源期刊: 石油学报
• 关键词: 导向钻井工具 姿态动态测量 多传感器 加权融合 最小二乘原理
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 石油工程|PETROLEUM ENGINEERING
• 页码范围: 500-507
• 页数: 8页
• 分类号: TE928
• 语种: 中文
• DOI: 10.7623/syxb202104007

摘要

钻进过程的高速旋转和强振动,使得测量钻具姿态的三轴惯性加速度计信号中叠加了离心加速度和振动加速度,导致工具姿态测量结果严重失真.针对由三轴惯性加速度计、三轴磁通门和角速率陀螺仪构建的姿态测量系统,提出了一种多传感器加权融合的姿态测量方法.利用后两组传感器对振动不敏感和钻进过程中井斜角变化缓慢的特点,反解得到加速度计信号的两组参考值,而后依据最小二乘原理确定参与融合的各组信号的权系数,使得融合结果的方差达到最小.仿真实验验证了该方法的有效性,当井斜为1.5°时的振动和转速波动组合实验表明,井斜角解算准确性的各项指标均有明显改善,工具面角随工具旋转呈现明显的周期性变化,该加权融合方法能有效提高钻具姿态动态测量的精度.