[发明专利]陀螺测斜仪标定方法

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探仪器领域，涉及一种陀螺测斜仪标定方法，尤其涉及一种双轴动调陀螺与三支加速度计捷联测斜装置的标定方法。

背景技术

陀螺测斜仪主要用于测量井眼轨迹，为井眼评估提供科学依据，其核心组件是惯性测量组件，包括一个双轴动调陀螺和三个石英加速度计，设计上采用捷联式机械编排有精密定位的惯性体。

双轴动力调协陀螺是一种高精度，小体积，高可靠的陀螺仪。因其体积较小，所以动调陀螺与加速度计一起捷联组成的测斜仪已经被广泛应用于测井中。然而动调陀螺在实际测量中存在多种误差，其中主要有由误差力矩引起的零偏，热效应引起的标度因数误差，标度因数非线性引起的误差。对与陀螺这种敏感器件，加速度、震动、杂散磁场、以及温度等外界因素的变化都会导致测量误差。因此设计一套合理的测斜仪标定方法，建立一套完善的陀螺误差补偿数学模型，就可以大幅度的改善陀螺测斜仪的测量精度。

目前，标定陀螺测斜仪误差模型漂移系数的常用方法有两种：1、传统的八位置标定方法；2、二十四位置标定方法。上述的两种方法都有一些的问题：八位置标定虽然简单快捷，标定耗费时间短，但是标出的一阶零偏系数不够准确，无法满足高精度测斜设备的要求；二十四位置标定方法与传统的八位置标定方法相比，虽然模型参数标定精度上有了提高，但是由于位置过多，特是在加入陀螺温度漂移补偿时将耗费太多的时间和人力成本。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种适用于井下不同温度变化、测量精度高以及测量耗时短的用于一支双轴动调陀螺与三支加速度计捷联测斜装置的陀螺测斜仪标定方法。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种陀螺测斜仪标定方法，其特殊之处在于：所述陀螺测斜仪标定方法包括以下步骤：

1）将测斜捷联系统安装于三轴转台上，测斜捷联系统通过数据采集系统将数据传给与测斜捷联系统相连的计算机；所述测斜捷联系统包括一个双轴动调陀螺以及三支加速度计；所述计算机采样的测量数据保存在计算机中；所述每次由计算机采样的测量数据有六组，每组数据包括：陀螺x轴电压值，陀螺y轴电压值，x向加速度计电压值，y向加速度计电压值，z向加速度计电压值，温度传感器电压值；

2）找出测斜捷联系统的正北方向；

3）根据十位置测斜对测斜捷联系统进行标定；

所述十位置测斜中各个位置的方向表示如下：

第一位置：陀螺x轴指向南，陀螺y轴指向西，轴向加速度计方向指地；

第二位置：陀螺x轴指向东，陀螺y轴指向南，轴向加速度计方向指地；

第三位置：陀螺x轴指向南，陀螺y轴指向东，轴向加速度计方向指天；

第四位置：陀螺x轴指向南，陀螺y轴指向西，轴向加速度计方向指地；

第五位置：陀螺x轴指向天，陀螺y轴指向西，轴向加速度计方向指南；

第六位置：陀螺x轴指向地，陀螺y轴指向北，轴向加速度计方向指东；

第七位置：陀螺x轴指向北，陀螺y轴指向天，轴向加速度计方向指东；

第八位置：陀螺x轴指向北，陀螺y轴指向地，轴向加速度计方向指西；

第九位置：陀螺x轴指向南，陀螺y轴指向天，轴向加速度计方向指西；

第十位置：陀螺x轴指向东，陀螺y轴指向地，轴向加速度计方向指北。

上述步骤2）的具体实现方式是：

2.1）调整三轴转台，使得井斜角与方位角为零，并将工具面角也调整到零位；

2.2）每隔一定角度旋转一次方位角，将每次由计算机采样的陀螺电压数据进行保存，并计算出每组数据的中位数；

2.3）将步骤2.2）中处理的陀螺电压数据的中位数进行高阶拟合，找出拟合后曲线上的最大值点、最小值点、与最大值点对应的方位角大小以及与最小值点对应的方位角大小；所述最大值点所对应的方位角是陀螺x敏感轴，所述方位角是陀螺x轴与正北夹角；

2.4）根据步骤2.3）中得到的方位角大小对工具面进行适应性调整，得到找到测斜捷联系统的正北方向。

上述步骤3）的具体实现方式是：

3.1）根据十位置的先后顺序，依次在三轴转台上将测斜捷联系统摆放十种姿态，并通过计算机分别采用测斜捷联系统在不同位置的数据；

3.2）将步骤3.1）所采样的测量数据经过数学处理后，带入陀螺测斜仪静态数学模型，用最小二乘法解析得出陀螺静态模型中零偏系数和与加速度成比例的漂移系数；