Pesquisa sobre fusão segmentada do sistema de descoberta do poço norte do giroscópio MEMS

Pontos-chave

O novo giroscópio MEMS é uma espécie de giroscópio inercial de estrutura simples, que apresenta as vantagens de baixo custo, tamanho reduzido e resistência a altas vibrações de choque. O giroscópio inercial de busca do norte pode completar o norte independente buscando todas as condições climáticas sem restrições externas e pode alcançar rapidez, alta eficiência, alta precisão e trabalho contínuo. Com base nas vantagens do giroscópio MEMS, o giroscópio MEMS é muito adequado para o sistema de localização norte de fundo de poço. Este artigo descreve a pesquisa de fusão segmentada do sistema de localização norte do poço giroscópio MEMS. A seguir, será apresentada a descoberta aprimorada do norte de duas posições, o esquema de descoberta do norte de fusão do poço giroscópio MEMS e a determinação do valor da descoberta do norte.

Melhor localização do norte em duas posições

O esquema estático de busca ao norte de duas posições geralmente seleciona 0° e 180° como as posições inicial e final da busca ao norte. Após repetidos experimentos, a velocidade angular de saída do giroscópio é coletada e o ângulo final de busca ao norte é obtido combinando a latitude local. O experimento adotou o método de duas posições a cada 10°, coletando 360° da plataforma giratória, e um total de 36 conjuntos de dados foram coletados. Depois de calcular a média de cada conjunto de dados, os valores medidos da solução foram mostrados na Figura 1 abaixo.

Figura 1 Curva de ajuste da saída do giroscópio de 0 a 360°

Como pode ser visto na Figura 1, a curva de ajuste de saída é uma curva de cosseno, mas os dados experimentais e os ângulos ainda são pequenos e os resultados experimentais carecem de precisão. Experimentos repetidos foram conduzidos, e o ângulo de aquisição foi estendido para 0 ~ 660°, e o método de duas posições foi conduzido a cada 10° a partir de 0°, e os resultados dos dados foram mostrados na Figura 2. A tendência da imagem é cosseno curva, e há diferenças óbvias na distribuição dos dados. Na crista e no vale da curva cosseno, a distribuição dos pontos de dados é dispersa e o grau de ajuste à curva é baixo, enquanto no local com a maior inclinação da curva, o ajuste dos pontos de dados à curva é mais óbvio.

Figura 2 Curva de ajuste da saída do giroscópio em duas posições 0~660°

Combinado com a relação entre a amplitude de saída do azimute e do giroscópio na Figura 3, pode-se concluir que o ajuste dos dados é melhor quando o norte de duas posições é adotado em 90° e 270°, indicando que é mais fácil e preciso detectar o ângulo norte na direção leste-oeste. Portanto, 90°, 270°, em vez de 0° e 180°, são usados neste artigo como o norte de duas posições buscando posições de aquisição de saída do giroscópio.

Figura 3 Relação entre a amplitude de saída do azimute e do giroscópio

Fusão de poço de giroscópio MEMS Northfinding

Quando o giroscópio MEMS é usado no sistema de localização norte do poço, ele se depara com um ambiente complexo e haverá ângulo de atitude variável com a perfuração da broca, então a solução do ângulo norte se torna muito mais complicada. Nesta seção, com base no aprimoramento do esquema de localização do norte de duas posições na seção anterior, é proposto um método para obter o ângulo de atitude controlando a rotação de acordo com as informações dos dados de saída, e o ângulo incluído com o norte é obtido. O fluxograma específico é mostrado na Figura 4.

O giroscópio MEMS é transmitido ao computador superior através da interface de dados RS232. Conforme mostrado na Figura 4, após o ângulo norte inicial ser obtido pela busca do norte nas duas posições, a próxima etapa de perfuração durante a perfuração é realizada. Depois de receber instruções do norte, o trabalho de perfuração é interrompido. A saída do ângulo de atitude do giroscópio MEMS é coletada e transmitida ao computador superior. A rotação do sistema de busca ao norte do poço é controlada pela informação do Ângulo de atitude, e o Ângulo de rotação e o Ângulo de inclinação são ajustados para 0. O Ângulo de direção neste momento é o Ângulo entre o eixo sensível e a direção norte magnética.

Neste esquema, o ângulo entre o giroscópio MEMS e a direção norte verdadeira pode ser obtido em tempo real através da coleta de informações de ângulo de atitude.

Figura 4 Fluxograma de localização do norte de fusão

O valor de busca do norte é determinado

No esquema de descoberta do norte de fusão, a descoberta aprimorada do norte de duas posições foi realizada no giroscópio MEMS. Após a conclusão da descoberta do norte, a posição norte inicial foi obtida, o ângulo de rumo θ foi registrado e o estado de atitude inicial foi (0,0,θ), conforme mostrado na Figura 5 (a). Quando a broca está perfurando, o ângulo de atitude do giroscópio muda, e o ângulo de rotação e o ângulo de inclinação são regulados pela mesa rotativa, conforme mostrado na Figura 5 (b).

Conforme mostrado na Figura 5 (b), ao perfurar a broca, o sistema recebe as informações do ângulo de atitude do instrumento de atitude e precisa avaliar os tamanhos do ângulo de rotação γ 'e do ângulo de inclinação β' e girá-los por meio do controle de rotação sistema para fazê-los girar para 0. Neste momento, os dados do ângulo do rumo de saída são o ângulo entre o eixo sensível e a direção norte magnética. O ângulo entre o eixo sensível e a direção norte verdadeiro deve ser obtido de acordo com a relação entre o norte magnético e a direção norte verdadeiro, e o ângulo norte verdadeiro deve ser obtido combinando o ângulo de declinação magnética local. A solução é a seguinte:

θ’=Φ-∆φ

Na fórmula acima, θ 'broca e o ângulo de direção norte verdadeiro, ∆φ é o ângulo de declinação magnética local, Φ é a broca e o ângulo norte magnético.

Figura 5 Mudança de atitude inicial e de perfuração Ângulo

O valor de busca do norte é determinado

Neste capítulo, o esquema de localização do norte do sistema subterrâneo de localização do norte do giroscópio MEMS é estudado. Com base no esquema de localização norte de duas posições, é proposto um esquema melhorado de localização norte de duas posições com 90° e 270° como posições iniciais. Com o progresso contínuo do giroscópio MEMS, o giroscópio MEMS em busca do norte pode alcançar uma descoberta independente do norte, como MG2-101, sua faixa de medição dinâmica é de 100°/s, pode funcionar no ambiente de -40 ° C ~+85 ° C , sua instabilidade de polarização é de 0,1°/h e o passeio aleatório da velocidade angular é de 0,005°/√h.

Espero que você possa entender o esquema de localização do norte do giroscópio MEMS por meio deste artigo e espero discutir questões profissionais com você.