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智能导向钻井工具XTCS中的姿态测量系统利用的是惯性导航原理,它是在空间坐标系的三轴上安装三个加速度传感器,用来敏感重力加速度,进而获得当前井眼姿态。目前,钻井中的姿态测量是在停钻的情况下进行的。此时,加速度传感器敏感到的只是重力加速度,能够获得较准确的井眼姿态信息。本文提出了在钻进过程中进行井眼姿态测量,此时加速度传感器敏感到的不只是重力加速度,还有振动加速度和离心加速度,这些对于姿态测量都是干扰信号。造成井眼姿态测量不准确,为了得到准确的井眼姿态信息,必须排除这两种干扰。
本文首先搭建了实验室斜井模拟钻井平台,获取了大量的钻进中加速度传感器信号,对信号进行了频谱分析,确定了信号中的频率成分,进而提出并设计出了振动加速度排除所需的低通滤波器,用软件的方法编入到了井下单片机中。最后给出了离心加速度的排除方法,并以实验数据为例,验证了此方案的可行性。
通过本课题的研究,给出了一套排除钻进中井眼姿态测量干扰信号的方案,为精确的定向钻井控制提供了有力支持。