[发明专利]用于随钻自主导引的机会传感器融合算法

权利要求书

1.一种估计钻井的井眼轨迹的系统，该系统包括：

惯性传感器系统；以及

一个或更多个处理器以及编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得当执行所述可执行指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：

处理从所述惯性传感器系统获得的传感器信号流，从而产生一组处理后信号；

利用所述一组处理后信号，确定钻头是处于测量模式状态还是连续模式状态；

利用所述一组处理后信号，确定所述井眼的测量深度；

在所述钻头静止时，向所述一组处理后信号应用一组测量模式定位算法；

在所述钻头未静止时，向所述一组处理后信号应用一组连续模式导航算法；

利用至少一个卡尔曼滤波器，组合所述一组测量模式定位算法的结果和所述一组连续模式导航算法的结果；以及

利用组合结果来生成井眼轨迹的估计和对应的不确定椭圆EOU。

2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括环境传感器系统，其中，所述一个或更多个处理器还执行处理从所述环境传感器系统获得的传感器信号流的操作。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或更多个处理器还执行以下操作：

利用测量模式卡尔曼滤波器来组合所述一组测量模式定位算法，以估计第一井眼轨迹和EOU；

利用连续模式卡尔曼滤波器来组合所述一组连续模式导航算法，以估计第二井眼轨迹和EOU；以及

将所述第一井眼轨迹和EOU与所述第二井眼轨迹和EOU组合成最终井眼轨迹和EOU。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述惯性传感器系统包括至少三轴微机电系统MEMS陀螺仪、至少三轴MEMS加速度计以及至少三轴磁力计。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述环境传感器系统包括至少三轴微机电系统MEMS陀螺仪、至少三轴MEMS加速度计、钻液压力换能器以及钻液温度传感器。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组测量模式定位算法包括旋磁地理定位算法、磁罗盘测量算法以及陀螺罗盘测量算法。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一组连续模式导航算法包括基于磁力计的增量轨迹估计算法、基于陀螺仪的增量轨迹估计算法以及开环惯性导航系统算法。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所估计的井眼轨迹和对应的EOU用于定位油藏和天然气藏。

9.一种估计钻井的井眼轨迹的计算机实现方法，该计算机实现方法包括使一个或更多个处理器执行存储在非暂时性存储器上的指令的动作，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：

处理从惯性传感器系统获得的传感器信号流，从而产生一组处理后信号；

利用所述一组处理后信号，确定钻头是处于测量模式状态还是连续模式状态；

利用所述一组处理后信号，确定所述井眼的测量深度；

在所述钻头静止时，向所述一组处理后信号应用一组测量模式定位算法；

在所述钻头未静止时，向所述一组处理后信号应用一组连续模式导航算法；

利用至少一个卡尔曼滤波器，组合所述一组测量模式定位算法的结果和所述一组连续模式导航算法的结果；以及

利用组合结果来生成井眼轨迹的估计和对应的不确定椭圆EOU。

10.根据权利要求9所述的计算机实现方法，其中，所述一个或更多个处理器还执行处理从环境传感器系统获得的传感器信号流的操作。