陀螺仪配置构型、基于双轴陀螺仪的随钻定向测斜仪及增程方法技术

本发明专利技术公开了一种陀螺仪配置构型、基于双轴陀螺仪的随钻定向测斜仪及增程方法，陀螺仪配置构型由两个单轴陀螺配置构成，一个单轴陀螺的敏感轴与Z向平行；另一个单轴陀螺采用斜置的方式，该另一个单轴陀螺的敏感轴指向三维笛卡尔坐标系的第一个象限，该另一个单轴陀螺的敏感轴在X<supgt;+</supgt;OY<supgt;+</supgt;平面的投影将∠XOY平分。通过计算机模块控制电机旋转，由电机驱动陀螺仪配置构型绕Z轴旋转且方向与钻头旋转方向相反。本发明专利技术两陀螺配置构型在能实现三轴测量的基础上既实现了增程的效果，又保证了装置的小型化、轻量化、低成本以及低功耗需求，能解决装置在高旋情况下陀螺超量程问题，并且通过电机自适应动态旋转改善陀螺在长时间工作下的误差累积问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及随钻测量系统，具体涉及一种陀螺仪配置构型、基于双轴陀螺仪的随钻定向测斜仪及增程方法。

技术介绍

1、利用陀螺仪/加速度计组合的定向测斜仪是旋转导向钻井的核心测量器件。在随钻测量中，定向测斜仪被安装在靠近钻头的位置，其随着钻头一起做高速的旋转运动。目前，随钻陀螺测斜系统正向着近钻头连续动态实时精密测量方向发展，而在这个过程中有三个重要问题有待解决：1)如何实现装置的小型化、轻量化、低成本以及低功耗以便适应小孔径等极端情况。2)测量过程中，钻头的高速旋转会导致陀螺仪有超量程的风险，进而使得陀螺仪输出失效。3)在随钻测量过程中mems陀螺在长时间使用中误差大，这使得mimu尤其在方位角精度上表现很差，甚至无法使用。

2、目前的陀螺仪配置大多采用经典的三陀螺正交配置方案，有的研究为了提高系统的精度和可靠性则采用了最少4个单轴陀螺来实现冗余配置，这使得装置的体积、功耗等得不到有效控制。此外，现有的方案主要是通过停钻换钻时的静态条件进行辨识校准，但频繁地停钻校准增加了时间成本、降低了作业连续性与效率。因此，如何既能实现装置的小型化、轻量化、低本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.陀螺仪配置构型，其特征在于：由两个单轴陀螺配置构成，两单轴陀螺在三维笛卡尔坐标系OXYZ下的布置关系为，一个单轴陀螺的敏感轴与Z向平行且延长线通过坐标系原点O；另一个单轴陀螺采用斜置的方式，该另一个单轴陀螺的敏感轴指向三维笛卡尔坐标系的第一个象限且延长线通过坐标系原点O，该另一个单轴陀螺的敏感轴在X+OY+平面的投影将∠XOY平分。

2.根据权利要求1所述的陀螺仪配置构型，其特征在于：该另一个单轴陀螺的敏感轴与X+OY+平面的夹角为30°。

3.根据权利要求1所述的陀螺仪配置构型，其特征在于：两单轴陀螺的中心距离坐标系原点O的距离相等。p>

4.基于双...

【技术特征摘要】

1.陀螺仪配置构型，其特征在于：由两个单轴陀螺配置构成，两单轴陀螺在三维笛卡尔坐标系oxyz下的布置关系为，一个单轴陀螺的敏感轴与z向平行且延长线通过坐标系原点o；另一个单轴陀螺采用斜置的方式，该另一个单轴陀螺的敏感轴指向三维笛卡尔坐标系的第一个象限且延长线通过坐标系原点o，该另一个单轴陀螺的敏感轴在x+oy+平面的投影将∠xoy平分。

2.根据权利要求1所述的陀螺仪配置构型，其特征在于：该另一个单轴陀螺的敏感轴与x+oy+平面的夹角为30°。

3.根据权利要求1所述的陀螺仪配置构型，其特征在于：两单轴陀螺的中心距离坐标系原点o的距离相等。

4.基于双轴陀螺仪的随钻定向测斜仪，其特征在于：包括计算机模块、机械固件、电机、传感器模块、编码器和信号采集处理模块；其中计算机模块和电机固定安装在机械固件上并通过机械固件隔离；计算机模块与电机连接，用于控制电机旋转，实现初始对准和实时轨迹测量；电机通过减速器与传感器模块连接以驱动传感器模块旋转；所述传感器模块用于获取角速度和加速度信息；传感器模块包括陀螺仪、加速度计和磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：任春华，薛万源，徐海，时雅雯，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：