[发明专利]利用改进的校准确定位置的方法

说明书

提供利用改进的校准确定位置的方法和系统，其允许装置在适当的位置开始活动，例如导航钻头穿过岩层。位置传感器(30)具有振荡元件，该振荡元件具有根据重力在设定方向上的位移范围，位置传感器基于设定方向上的位移量生成位置数据信号。温度传感器(40)检测温度和温度持续时间。由处理器模块(50)基于温度数据信号、温度持续时间和位置数据信号确定塑性偏移值，以便考虑偏移和滞后误差。根据塑性偏移值设置位置值，使得位置值更准确。根据塑性偏移值校准的位置值启动或维持终端装置的活动。

技术领域

本发明涉及确定工具的位置以在工具位置进行操作。特别地，本发明涉及对传感器进行校准以确定传感器位置。更具体地，本发明涉及校准井下工具上的传感器，以更精确地确定井下工具在地下地层中的位置，使得活动或操作(例如井下工具的钻井)的设置位置更准确。

背景技术

用于确定位置的传感器用于大量重要过程，例如太空中飞船的部署、视频游戏控制器的移动和肿块中细胞的注射。在大尺度和小尺度上，确定位置以在所确定的位置处进行操作是非常重要的。精确的传感器对于那些活动的进行是重要的。还已知传感器指导地层中的石油和天然气操作。检测工具的方向和钻进孔的位置，以便可以在地层中准确地发生各种井下活动。这些井下活动包括地层中的钻探、注入和隔离区域。传感器的精确度和钻井孔的放置会严重影响钻井作业的结果。

校准传感器以增加精确度和精密度，使得位置的确定也尽可能准确和精确。极端环境条件下的传感器，由于这些条件(例如高温)而容易出错。传感器的环境可包括钻井孔中的深度、压力和热量。加速度计的替代环境还包括：来自视频游戏控制器的电路板中的电子部件的高温、轨道中的再入热和来自细胞组织中的辐射处理的高温。

在现有技术中，使用冗余来增加精确度。2001年3月27日授予MacDonald等人的美国专利No.6206108，教导了一种用于基于具有多个传感器以测量多个参数的系统来调整钻井操作，的方法。传感器相互校准，每个传感器测量进一步改善了井下的仪器读数。于2010年4月1日公布的Radford等人的美国专利申请No.2010/0078216中公开了用于铰孔工具的井下振动监测的系统和方法，包括多个加速度计、多个磁力计和至少一个温度传感器。多个加速度计校准或验证其他传感器，以引导钻孔。2003年11月18日授予Schultz等人的美国专利No.6648082，教导了一种用于差动传感器测量的方法和一种用于检测钻头故障的系统。该系统包含一个主传感器和用于其他传感器值的独立传感器，这些传感器值相互比较以创建自校准系统。

现有技术还建立数学模型以提高精确度。2014年8月26日授予Sadlier等人的美国专利No.8818779，教导了一种用于在钻井时实现钻井孔实时稳定性的系统和方法。根据与地质力学模型相比较的传感器读数，实时调整钻井操作。在2014年8月21日公布的Hay等人的美国专利申请No.2014/0231141，公开了一种用于钻头传感器校准的自动加权的系统和方法，其中传感器布置在井底组件中。该方法包括首先进行记录钻孔内的初始深度的测量，计算第二深度的预测钻孔曲率，基于预测的井身曲率计算加权校准值，最后用加权校准值调整钻孔位置。

现有技术中对精确度的调整集中于影响读数的外部因素和条件，而不是传感器本身。数学模型适用于钻井作业的特定环境，而不是传感器的通常精确度和精密度。在用于不同操作的环境(外层空间，显微外科)中，仍然有根据传感器自身的部件来校准的需要。