[发明专利]一种水平定向钻自由轨迹规划及纠偏方法

摘要

本发明涉及一种水平定向钻自由轨迹规划及纠偏方法，该方法包括一种基于标定点的自由轨迹生成算法和一种对应的轨迹纠偏策略，首先，采用格栅法获取标定点，其次根据设计参数和机械参数，依次进行入土直线规划、出土直线规划和中间段轨迹规划，在中间段轨迹规划中要用到点到点轨迹算法规划。在水平定向钻实际运行过程中，采用导向仪和钻杆运动情况相结合的钻孔轨迹监测方法进行入土直线段、中间段和出土直线段的轨迹纠偏，在中间段时用到纠偏算法和估测算法。上述方法实现了水平定向钻的自动轨迹规划和纠偏，简化了水平定向钻的操作方式，提高了工作效率和质量。

主权项

一种水平定向钻自由轨迹规划及纠偏方法，其特征在于，包括基于表定点的自由轨迹生成的步骤和自由轨迹纠偏的步骤，而所述的自由轨迹包括入土直线段、中间段和出土直线段，其中，所述的自由轨迹生成的步骤具体为：（11）利用格栅法获取标定点；在液晶显示屏中显示已设障碍物的示意图的界面中根据比例画出网格，然后在中间段范围内，用户点击网格上任意点，确认后得到用户输入点，所述的用户输入点以距中间段的起始点的水平距离排列顺序，距离最近的点为用户第一输入点；（12）入土直线规划：根据入土角的范围和入土直线最小长度要求，选取第一个点，并将第一个点作为中间段规划的起始点；（13）出土直线规划：根据出土角的范围和出土直线最小长度要求，选取最后一个点，作为中间段规划的最终点；（14）中间段轨迹规划：根据步骤（2）确定的中间段的起始点和步骤（3）确定的中间段的最终点，并以用户第一输入点为中间段的第二个点，用户最后输入点为中间段的倒数第二个点，并从中间段的起始点开始，所有点间采用点到点轨迹算法进行规划；（15）建立点到点轨迹算法模型：构建二维坐标系，并根据坐标关系、全弯曲角公式和几何关系建立点到点轨迹算法模型；（16）利用迭代法求解点到点轨迹算法模型，而所述的自由轨迹纠偏的步骤具体为：（21）当水平定向钻的钻头钻进入土直线段时保持直线钻进，不进行纠偏，但要根据当前实际钻头位置估计实际的中间段起始点，若实际的中间段起始点与设计点偏差大于阈值时，要预先用纠偏算法计算修正轨迹，纠偏算法有解时，更新未施工的轨迹段的轨迹；若无解，提示用户查看初始入土角是否设置正确，退回所有钻杆，调整入土角重新钻进；（22）当水平定向钻的钻头钻进轨迹中间段时，当监测到的实际轨迹点与对应设计点偏差超过阈值时，采用纠偏算法计算修正轨迹，若纠偏算法有解时，用修正轨迹更新当前未施工的轨迹部分，继续钻进；若纠偏算法无解时，无法生成修正轨迹，此时要回拖钻杆到上一确定点，用估测算法计算当前环境的参数，进行修正，重新钻进，继续监测；（23）当水平定向钻的钻头钻进出土直线段时，保持直线钻进，不进行纠偏。