李荣，赵建辉，李帆

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）

轴向速度组合的陀螺随钻测量方法研究

李荣，赵建辉，李帆

（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）

受到成本及井下空间的限制，采用低成本小体积的惯性器件对井眼轨迹进行随钻测量存在长时间误差积累较大的问题。提出引入井口轴向速度进行组合修正的方法，定量研究只有钻杆轴向速度组合的闭环卡尔曼滤波方法及其效果。模拟水平井随钻测量的半物理仿真验证，定量分析该组合方法对纯惯性测量的改进效果。采用速度组合方法，进行1°／h常值漂移的陀螺测量，方位角和井斜角的测量误差在3.5h仿真时间内保持在1°和0.1°，仿真精度达到0.1°／h常值漂移陀螺的测量水平，可有效降低惯性测井的成本和体积。

随钻测量；惯性测量单元；轴向速度；水平井；卡尔曼滤波

0 引 言

石油定向钻井中需要对井眼方位角、井斜角、工具面角、井深位置等参数进行准确测量，以保证井眼走向顺利到达目标油层。近年来，大斜度井、定向井和水平井等复杂钻井的迅速发展，对测量技术提出了更高要求，尤其是随钻测量要求在钻进过程中实时监测钻头的姿态及位置［1－2］。传统的磁性测量方法其精度受地磁模型精度的限制，并且容易受磁干扰，去磁化成本高［3－5］。随着惯性器件小型化的发展，近年来出现了基于陀螺和加速度计的惯性测井方案［4－8］。该应用本质上是一个惯性导航系统，但是由于成本及井下狭小空间的限制，使得采用高精度陀螺器件的惯性系统应用受到限制。……