面向油气钻井振动测量的空间三轴加速度传感器阵列研究

• 作者: 黄哲
• 来源期刊: 电子测量技术
• 关键词: 石油与天然气 钻具振动 振动测量 空间构型
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 传感器及非电量检测技术|Sensor and Non-electricity Measurement
• 页码范围: 155-160
• 页数: 6页
• 分类号: TB936|TE242
• 语种: 中文
• DOI: 10.19651/j.cnki.emt.2105855

摘要

在油气钻井领域中,由于钻杆柱长细比极大、地层非均质、作业参数不稳定等因素影响,钻头在井下存在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动,严重制约了油气钻井的安全高效进行.基于刚体运动理论,常规平面阵列方案存在方程欠定问题,难以进行角速度推算;常规空间阵列方案则需要在Z轴安装阵列传感器,无法满足钻井领域钻具内部中空预留流体通道的要求.文章设计了一种六棱柱框架的空间加速度传感器阵列,以同心圆形式预留中央流体通道,基于无约束最小二乘与神经网络推算,通过冗余配置实现了钻具三轴振动(加速度)与扭转(角速度、角加速度)的求解,载体等效坐标系振动参数推算误差小于5×10-3,符合油气钻井领域应用标准,为油气钻井领域振动调制创造了数据基础,并对常规领域传感器振动测试技术的工程实现具有一定的借鉴意义.