CN113375696A - 一种定向传感器远程标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田勘测技术领域，涉及一种定向传感器远程标定方法，包括以下步骤：获取探管基本信息，根据基本信息查询探管的出厂温度系数；写入出厂系数，探管初始化；获取探管六轴极值；根据探管极值计算第一修正系数；写入第一修正系数；获取探管25个姿态的六轴参数；根据六轴参数，计算最终修正系数；写入最终修正系数。根据本发明的定向传感器远程标定方法，可以实现定向传感器的远程标定，节省定向传感器远程运输成本，避免运输过程中的仪器损耗，去除标定过程中电流对定向传感器的干扰。
Description
技术领域
本发明属于油田勘测技术领域，涉及一种定向传感器远程标定方法。
背景技术
随着石油钻井技术的不断发展，随钻测量***得到了更加广泛和深入的应用，已成为石油钻井工程***中必不可少的组成部分。在实际工程中，要求不断提高井下数据勘测和获取的精度。测斜探管是随钻测量***中最主要的测量仪器，其中定向传感器是测斜探管采集数据的关键组件。传感器敏感轴不正交以及偏置误差是随钻测量***中测斜探管误差的主要来源。在使用超出期限或达到维保时间后，仪器会出现误差，导致测量数据超差。通常情况下，标定过程中获取的原始数据需要经过多次计算处理后才能得到标定系数，之后将标定系数写入测斜探管中完成标定，而将其执行返厂维保标定则需要耗费大量的时间与成本。另一方面，在仪器测量过程中，内部电流产生的磁场会对磁通门和加速度传感器产生影响，导致测量数据出现误差。因此，如何在提高标定精度和效率的同时，降低标定成本，是领域内研究的重点。
发明内容
本发明旨在提供一种定向传感器远程标定方法。
根据本发明的一方面，一种定向传感器远程标定方法，包括以下步骤:
步骤1：获取探管基本信息
将探管放置在校验架上并调整探管姿态，使探管上传的工具面数值与校验架显示的工具面数值保持一致；
打开标定软件并配置串口，将探管模式切换至标定模式，初始化探管原有的电流标定系数；
通过标定软件读取探管信息并输入当地磁场信息，通过标定软件将其导出。
步骤2：根据基本信息查询探管的出厂温度系数
将从步骤1导出的探管基本信息回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过回传探管基本信息找出探管的出厂温度系数文件并发回标定现场；
步骤3：写入出厂温度系数，初始化探管
通过标定软件将出厂温度系数文件写入探管，将探管的温度系数初始化。
步骤4，获取探管六轴极值
调整仪器姿态，在标定软件的交叉修正界面观察X轴石英挠性加速度计参数Gx的数据，直至找到Gx最大值，将校验架的重力工具面显示数值归零；
根据步骤1中获取的姿态调整仪器，找出石英挠性加速度计参数的极值Gx、Gy、Gz，单轴磁通门传感器参数的极值Mx、My、Mz并使用标定软件记录、导出；
步骤5，根据探管极值，计算第一修正系数
将步骤4导出的六轴极值回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过该极值数据文件，通过二次曲线拟合的方式计算出第一修正系数；
步骤6，写入第一修正系数
将步骤5得到的第一修正系数发至标定现场，通过标定软件将第一修正系数写入探管；
步骤7，获取探管25个姿态的六轴参数
根据标定软件预设的姿态调整探管，在标定软件的姿态修正界面中采集25个姿态的六轴参数，并通过标定软件将其记录、导出；
步骤8，根据六轴参数，计算最终修正系数；
将步骤7导出的25个姿态的六轴参数回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过25个姿态的六轴参数，计算出最终标定系数；
步骤9，写入最终修正系数
将步骤8所得的最终标定系数文件发至标定现场，通过标定软件将终修正系数写入探管；使用标定软件将探管切换回工作模式，并将探管断电后重新上电，标定步骤结束。
根据本发明的示例性实施例，步骤1中，若本次标定为首次在该区域标定，则需依据标定所处地区的磁场强度及磁倾角获取仪器标定所要摆放的姿态。
根据本发明的示例性实施例，根据六轴参数，计算最终修正系数具体为：
根据以下等式对三轴重力加速度计和三轴磁通门传感器进行修正，
A′x＝Ax(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ay-K9Az (1)
A′y＝Ay(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Az (2)
A′z＝Az(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Ay (3)
等式(1)-(3)中：A′x，A′y，A′z分别为X轴轴不正交校正后加速度输出值；Ax、Ay、Az分别为X、Y、Z轴原始加速度输出值；K0为标度因子；K1至K7为温度补偿系数，其中，K1、K2、K3分别为1～3阶标度因子；K4为零位偏差；K5、K6、K7分别为1～3阶零位偏差；K8为轴正交安装同心度度误差；K9为轴正交安装同心度误差；
三轴加速度计不正交校正：
三轴磁强计不同轴校正：
式(4)、(5)中，q(1)～q(9)分别为各传感器相应的q因子。
与现有技术相比，根据本发明实施例的定向传感器远程标定方法，无需将仪器进行返厂，通过远程处理数据的方式完成定向传感器标定操作，实现定向传感器的远程标定，节省定向传感器远程运输成本，避免运输过程中的仪器损耗，去除标定过程中电流对定向传感器的干扰。
附图说明
图1为根据本发明实施例的定向传感器远程标定方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，根据本发明实施例的一种定向传感器远程标定方法，包括以下步骤:
步骤1：获取探管基本信息
将探管放置在校验架上并调整探管姿态，使探管上传的工具面数值与校验架显示的工具面数值保持一致；
打开标定软件并配置串口，将探管模式切换至标定模式，初始化探管原有的电流标定系数；
通过标定软件读取探管信息并输入当地磁场信息，通过标定软件将其导出。
需要说明的是，若本次标定为首次在该区域标定，则需依据标定所处地区的磁场强度及磁倾角获取仪器标定所要摆放的姿态。
步骤2：根据基本信息查询探管的出厂温度系数
将从步骤1导出的探管基本信息回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过回传探管基本信息找出探管的出厂温度系数文件并发回标定现场。
需要说明的是，本发明中生产部门或者后台也可以是云端或者网络侧的服务器。
步骤3：写入出厂温度系数，初始化探管
通过标定软件将出厂温度系数文件写入探管，将探管的温度系数初始化。
步骤4，获取探管六轴极值
调整仪器姿态，在标定软件的交叉修正界面观察X轴石英挠性加速度计参数Gx的数据，直至找到Gx最大值，将校验架的重力工具面显示数值归零；
根据步骤1中获取的姿态调整仪器，找出石英挠性加速度计参数的极值Gx、Gy、Gz，单轴磁通门传感器参数的极值Mx、My、Mz并使用标定软件记录、导出。
Gx、Gy、Gz、Mx、My、Mz一组极值的示例如下：
GxMax：3730
GxMin：397
GyMax：3641
GyMin：469
GzMax：3580
GzMin：592
MxMax：3358
MxMin：750
MyMax：3348
MyMin：734
MzMax：3380
MzMin：729
步骤5，根据探管极值，计算第一修正系数
将步骤4导出的六轴极值回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过该极值数据文件，通过二次曲线拟合的方式计算出第一修正系数。第一修正系数可以是探管的姿态参数。
步骤6，写入第一修正系数
将步骤5得到的第一修正系数发至标定现场，通过标定软件将第一修正系数写入探管。
步骤7，获取探管25个姿态的六轴参数
根据标定软件预设的姿态调整探管，在标定软件的姿态修正界面中采集25个姿态的六轴参数，并通过标定软件将其记录、导出。
步骤8，根据六轴参数，计算最终修正系数
将步骤7导出的25个姿态的六轴参数回传生产部门或者后台，生产部门或者后台通过25个姿态的六轴参数，根据K系数标定模型以及Q系数标定模型计算出最终标定系数。
最终标定系数的一组示例如下：
步骤9，写入最终修正系数(即最终标定系数)
将步骤8所得的最终标定系数文件发至标定现场，通过标定软件将终修正系数写入探管；使用标定软件将探管切换回工作模式，并将探管断电后重新上电，标定步骤结束。
具体地，标定系数计算模型具体包括：
(1)K系数标定模型
数据采集用到三轴重力加速度计和三轴磁通门传感器，校正模型为：
A′x＝Ax(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ay-K9Az (1)
A′y＝Ay(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Az (2)
A′z＝Az(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Ay (3)
上面式(1)(2)(3)中：各式中的A′x，A′y，A′z分别为X轴、y轴、z轴的轴不正交校正后加速度输出值；Ax、Ay、Az分别为X、Y、Z轴原始加速度输出值；K0为标度因子；K1至K7为温度补偿系数(K1、K2、K3分别为1～3阶标度因子；K4为零位偏差；K5、K6、K7分别为1～3阶零位偏差)；K8为轴正交安装同心度度误差(X-Y)；K9为轴正交安装同心度误差(X-Z)。
(2)Q系数标定模型
三轴加速度计不正交校正：
三轴磁强计不同轴校正：
式(4)、(5)中，q(1)～q(9)分别为各传感器相应的q因子，gx、gy、gz分别为X、Y、Z轴加速度，fx、fy、fz分别为X、Y、Z轴磁场强度。
求解K系数和Q系数，得到最终的标定系数。
本实施例的定向传感器远程标定方法，在仪器不进行返厂维保的情况下，通过远程标定软件采集不同标定阶段的数据并回传工厂，工厂将回传数据导入数据处理软件生成标定系数并发回，标定现场使用软件将系数写入探管，完成定向传感器的标定。同时，去除电流对定向传感器的干扰，保证仪器的标定效果。
上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种定向传感器远程标定方法，其特征在于，所述定向传感器远程标定方法包括以下步骤:
步骤1：获取探管基本信息；
步骤2：根据基本信息查询探管的出厂温度系数；
步骤3：写入出厂温度系数，初始化探管；
步骤4，获取探管六轴极值；
步骤5，根据探管六轴极值，计算第一修正系数；
步骤6，写入第一修正系数；
步骤7，获取探管25个姿态的六轴参数；
步骤8，根据六轴参数，计算最终修正系数；
步骤9，写入最终修正系数。
2.根据权利要求1所述的定向传感器远程标定方法，其特征在于，步骤1包括：
将探管放置在校验架上并调整探管姿态，使探管上传的工具面数值与校验架显示的工具面数值保持一致；
将探管模式切换至标定模式，初始化探管原有的电流标定系数；
通过标定软件读取探管信息并输入当地磁场信息，获取探管基本信息。
3.根据权利要求1所述的定向传感器远程标定方法，其特征在于，步骤4包括：
调整仪器姿态，在交叉修正界面观察X轴石英挠性加速度计参数Gx的数据，直至找到Gx最大值，将校验架的重力工具面显示数值归零；
获取交叉修正界面观察X轴、Y轴和Z轴石英挠性加速度计参数的极值Gx、Gy、Gz，单轴磁通门传感器参数的极值Mx、My、Mz，从而获得探管六轴极值。
4.根据权利要求2所述的定向传感器远程标定方法，其特征在于，步骤1中，若本次标定为首次在该区域标定，则需依据标定所处地区的磁场强度及磁倾角获取仪器标定所要摆放的姿态。
5.根据权利要求1所述的定向传感器远程标定方法，其特征在于，步骤8中，根据六轴参数，计算最终修正系数具体为：
根据以下等式对三轴重力加速度计和三轴磁通门传感器进行修正，
A′x＝Ax(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ay-K9Az (1)
A′y＝Ay(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Az (2)
A′z＝Az(K0+K1t+K2t2+K3t3)-(K4+K5t+K6t2+K7t3)-K8Ax-K9Ay (3)
其中，A′x，A′y，A′z分别为X、Y、Z轴不正交校正后加速度输出值；Ax、Ay、Az分别为X、Y、Z轴原始加速度输出值；K0为标度因子；K1至K7为温度补偿系数，其中，K1、K2、K3分别为1～3阶标度因子；K4为零位偏差；K5、K6、K7分别为1～3阶零位偏差；K8为轴正交安装同心度度误差；K9为轴正交安装同心度误差；
三轴加速度计不正交校正：
三轴磁强计不同轴校正：
式(4)、(5)中，q(1)～q(9)分别为各传感器相应的q因子。
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