[发明专利]一种测斜探管传感器标定方法

说明书

本发明属于随钻测量(MWD)工程领域，尤其涉及一种测斜探管传感器标定方法。包括以下有效步骤：a、在测斜探管骨架上选用室温下加速度传感器灵敏度小于1mg的加速度传感器和室温下磁通门灵敏度小于5nT的磁通门作为测斜探管的传感器使用；b、构建测斜探管传感器标定数学模型及公式；c、计算加速度传感器及磁通门的标定系数，将计算得到的标定系数带入到测斜探管传感器标定数学模型中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位、工具面计算数值，依此来验证标定系数准确性；d、将标定系数写入测斜探管内存，完成测斜探管传感器标定。本发明所提供的一种测斜探管传感器标定方法大为减少硬件校准的工作量，提高石油钻探井下钻具姿态测量的精度。

技术领域

本发明属于随钻测量(MWD)工程领域，尤其涉及一种测斜探管传感器标定方法。

背景技术

能源行业，尤其是石油能源行业是国家的生命产业之一，每个国家对其都有着高度的重视。当前油气勘探开发面对资源品质劣质化、油气目标复杂化、安全环保严格化等的严峻挑战，全球油气勘探开发目标正从直井向定向井和水平井、从浅层向深层和超深层发展。国外的相关文献表明，北美陆地新投产水平井数量于2009年中期首次超过常规井数量。国内外的海洋钻井，受限于高额的钻机日费，开钻的油井绝大多数是水平井。还需注意到的一点是，其他钻井中的大斜度井，或者是有特殊设计的井，譬如说防碰、联通井等，也需要MWD进行辅助。

技术的日新月异，亦对MWD仪器的高精度等性能都提出了更高的要求。 MWD已成为石油钻井工程系统中尤为重要的一环，井下数据的获取，更是重中之重。测斜探管是MWD系统中最主要的测量仪器，其中，3个加速度传感器和3个磁通门是非常普遍的测斜探管传感器配置。传感器敏感轴不正交以及偏置误差是MWD中测斜探管误差的主要束源。安装误差解决的办法有两种，一种是在硬件上的校正，尽量调整使其正交；另一种是在软件上采取补偿的方法。实际应用中，即使精心调校三个加速度传感器和三个磁通门传感器，也会由于安装的原因、测量的视觉等误差，无法避免因敏感轴不正交而引起偏差。此外，还存在零点漂移、传感器内部干扰等影响，使得三轴传感器在不同形态下，对同一重力场或者磁场测量的数值与实际值之间有一个较大的误差。

发明内容

本发明针对上述的测斜探管在使用时所存在的技术问题，提出一种设计合理、方法简单、计算方便且标定准确的一种测斜探管传感器标定方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：本发明提供一种测斜探管传感器标定方法，包括以下有效步骤：

a、在测斜探管骨架上选用室温下加速度传感器灵敏度小于1mg的加速度传感器和室温下磁通门灵敏度小于5nT的磁通门作为测斜探管的传感器使用；

b、构建测斜探管传感器标定数学模型及公式为：

式中，Gx，Gy，Gz为加速度传感器的原始输出，Gx′，Gy′，Gz′为经过标定后的加速度传感器输出，Bx，By，Bz为磁通门的原始输出，Bx′，By′，Bz′为经过标定后的磁通门输出，GKx0、GKxx、GKxy、GKxz、GKy0、GKyx、GKyy、GKyz、 GKz0、GKzx、GKzy、GKzz、BKx0、BKxx、BKxy、BKxz、BKy0、BKyx、BKyy、BKyz、 BKz0、BKzx、BKzy、BKzz为加速度传感器及磁通门的标定系数；

c、计算加速度传感器及磁通门的标定系数，将计算得到的标定系数带入到测斜探管传感器标定数学模型中，任意摆置仪器姿态，进而得到井斜、方位、工具面计算数值，依此来验证标定系数准确性；

d、将标定系数写入测斜探管内存，完成测斜探管传感器标定。

作为优选，所述b步骤中，加速度传感器及磁通门的标定系数的计算公式为：