徐 涛，刘清友，黎 伟

（1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610500；2.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500）

半潜式钻井平台姿态运动监测系统研究

徐 涛1，刘清友2，黎 伟1

（1.西南石油大学 机电工程学院，成都 610500；2.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500）

针对深海石油钻井开发过程中半潜式钻井平台的姿态测量问题，提出一套基于姿态监测技术、使用相关姿态传感器来进行实时姿态测量的半潜式钻井平台监测系统架构。就加速度计传感器、陀螺仪传感器和方位角度传感器这3类辅助运动传感器，在姿态信息测量过程中的信号干扰和表达方式差异带来的测量精度不高等问题，采用 UKF滤波算法和四元数收敛算法加以解决。依据平台姿态监测系统所测量数据和解算结果，对半潜式钻井平台的基本运动参量进行求解，得到半潜式钻井平台在纵荡、横荡和升沉运动过程中三轴向线性加速度分量的数学表达式。该姿态监测系统可为平台复杂运动机理研究和相关升沉补偿装置设计提供理论和数据支持，使该系统在实际工况条件下具有应用前景。

半潜式钻井平台；姿态监测；UKF滤波；四元数；海洋钻井

0　引 言

近些年来，油气开采方向开始逐渐由陆地转向拥有丰富资源储量的海洋。作为核心装备的浮式钻井平台，在风浪等环境载荷作用下会产生纵荡、横荡和升沉的直线运动以及首摇、横摇和纵摇的旋转运动等，构成6个自由度的复杂姿态变化运动，其中升沉运动对钻井作业影响最大。……