Исследование по сегментированному синтезу системы определения севера скважины МЭМС-гироскопа

Ключевые моменты

Новый МЭМС-гироскоп представляет собой своего рода инерционный гироскоп с простой конструкцией, преимуществами которого являются низкая стоимость, небольшой размер и устойчивость к высокой ударной вибрации. Инерционный гироскоп поиска севера может завершить независимый поиск севера в любую погоду без внешних ограничений и обеспечить быструю, высокую эффективность, высокую точность и непрерывную работу. Благодаря преимуществам гироскопа MEMS, гироскоп MEMS очень подходит для скважинной системы определения севера. В данной статье описываются исследования сегментированного термоядерного синтеза системы определения севера гироскопической скважины MEMS. Далее будет представлен улучшенный двухпозиционный метод определения севера, схема определения севера с помощью гироскважины MEMS и определение значения определения севера.

Улучшен двухпозиционный поиск севера.

Статическая двухпозиционная схема поиска севера обычно выбирает 0° и 180° в качестве начального и конечного положений поиска севера. После повторных экспериментов регистрируется выходная угловая скорость гироскопа, и окончательный угол поиска севера получается путем объединения местной широты. В эксперименте применялся двухпозиционный метод каждые 10°, собирался поворот поворотного стола на 360°, всего было собрано 36 наборов данных. После усреднения каждого набора данных измеренные значения решения были показаны на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. Кривая аппроксимации выходного сигнала гироскопа от 0 до 360°.

Как видно из рисунка 1, выходная кривая аппроксимации представляет собой косинусоидальную кривую, но экспериментальные данные и углы все еще малы, а экспериментальным результатам не хватает точности. Были проведены повторные эксперименты, угол сбора данных был расширен до 0–660 °, а двухпозиционный метод проводился каждые 10 ° от 0 °, а результаты данных были показаны на рисунке 2. Тенденция изображения имеет косинусоидальный характер. кривая, и существуют очевидные различия в распределении данных. На вершине и впадине косинусоидальной кривой распределение точек данных разбросано и степень соответствия кривой низкая, тогда как в месте с наибольшим наклоном кривой соответствие точек данных кривой больше. очевидный.

Рисунок 2. Кривая аппроксимации выходного сигнала гироскопа в двух положениях 0–660°.

Учитывая взаимосвязь между азимутом и выходной амплитудой гироскопа на рисунке 3, можно сделать вывод, что соответствие данных лучше, когда двухпозиционное определение севера принимается при 90° и 270°, что указывает на то, что его легче и точнее обнаружить. северный угол в направлении восток-запад. Поэтому 90°, 270° вместо 0° и 180° используются в этой статье в качестве двухпозиционных положений получения выходных сигналов гироскопа с поиском севера.

Рисунок 3. Зависимость между азимутом и амплитудой выходного сигнала гироскопа.

МЭМС-гироскоп, скважинный синтез, поиск севера

Когда MEMS-гироскоп используется в системе определения севера скважины, он сталкивается со сложной средой, и при бурении бурового долота будет меняться угол наклона, поэтому решение северного угла становится намного сложнее. В этом разделе, на основе улучшения двухпозиционной схемы определения севера из предыдущего раздела, предлагается метод получения угла ориентации путем управления вращением в соответствии с информацией выходных данных, и получается включенный угол с севером. Конкретная блок-схема показана на рисунке 4.

Данные MEMS-гироскопа передаются на верхний компьютер через интерфейс данных RS232. Как показано на рисунке 4, после того как первоначальный северный угол получен путем поиска севера в двух позициях, выполняется следующий этап бурения во время бурения. После получения указаний на поиск севера буровые работы прекращаются. Выходные данные угла ориентации MEMS-гироскопа собираются и передаются на верхний компьютер. Вращение системы поиска севера в скважине контролируется информацией об угле ориентации, а угол крена и угол тангажа устанавливаются на 0. Угол курса в этот момент представляет собой угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера.

В этой схеме угол между МЭМС-гироскопом и истинным северным направлением можно получить в реальном времени путем сбора информации об угле ориентации.

Рисунок 4. Блок-схема поиска Fusion North.

Северная искомая ценность определена

В схеме слияния севера улучшенный двухпозиционный поиск севера выполнялся на гироскопе MEMS. После того, как определение севера было завершено, было получено исходное положение севера, был записан угол курса θ, а начальное состояние ориентации было (0,0,θ), как показано на рисунке 5(a). Во время бурения долота угол наклона гироскопа изменяется, а угол крена и угол тангажа регулируются поворотным столом, как показано на рисунке 5 (b).

Как показано на рисунке 5(b), при бурении долота система получает информацию об угле ориентации от инструмента ориентации, и ей необходимо оценить размеры угла крена γ 'и угла наклона β' и повернуть их с помощью управления вращением. система, чтобы они повернулись на 0. В это время выходные данные угла курса представляют собой угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера. Угол между чувствительной осью и направлением истинного севера должен быть получен в соответствии с соотношением между магнитным севером и направлением истинного севера, а угол истинного севера должен быть получен путем объединения угла местного магнитного склонения. Решение заключается в следующем:

θ’=Φ-∆φ

В приведенной выше формуле θ ‘сверло и угол истинного направления на север, ∆φ – это угол местного магнитного склонения, Φ – сверло и угол магнитного севера.

Рисунок 5. Изменение исходного угла и угла наклона бурения.

Северная искомая ценность определена

В этой главе изучается схема определения севера подземной системы определения севера MEMS-гироскопа. На основе двухпозиционной схемы определения севера предлагается улучшенная двухпозиционная схема определения севера с 90° и 270° в качестве начальных положений. Благодаря постоянному развитию гироскопа MEMS, гироскоп MEMS с поиском севера может обеспечить независимое определение севера, например MG2-101, его динамический диапазон измерения составляет 100 °/с, может работать в среде от -40 ° C ~ + 85 ° C. , его нестабильность смещения составляет 0,1°/час, а случайное блуждание угловой скорости составляет 0,005°/√час.

Я надеюсь, что вы сможете понять схему поиска севера МЭМС-гироскопа из этой статьи, и с нетерпением жду возможности обсудить с вами профессиональные вопросы.