● 摘要
针对快速准确的油井轨迹测量要求，研究了一种基于陀螺罗盘测量方案的连续测斜方法。此方法根据不同井斜角范围，采用了两种工作模式：陀螺罗盘模式（井斜角≤15）和连续测量模式（井斜角>15）。陀螺罗盘模式在特定测点进行静态单点测量；连续测量模式进行仪器移动过程中的非停止连续测量，测量初值通过陀螺罗盘模式确定。建立了两种工作模式下的数学模型。分析了多种因素对系统测量精度的影响，包括：惯性器件(陀螺、加速度计)误差、安装误差、算法误差、温度和刻度的影响等；并给出了误差的数学模型。利用Matlab/Simulink建立了仿真平台，用于验证连续测斜算法的可行性。首先，根据惯性导航原理，应用数学方法设计了一种仿真用井眼轨迹数据生成器，生成了模拟的惯性器件输出参数。通过指北方位捷联惯导姿态算法仿真，验证了该轨迹数据生成器能够满足连续测斜算法的仿真需求。其次，由于惯性器件本身的误差是系统测量误差的主要来源，利用该轨迹数据生成器分别产生具有静态、动态、随机误差的惯性器件输出，继而通过连续测斜算法计算出方位角、井斜角和工具面角，并与原始轨迹比较得出测量误差曲线。为了抑制测量精度降低，结合仿真讨论了几种误差控制的方法，分别是：算法上的改进、旋转调制法、基于神经网络的自适应滤波方法。仿真结果表明，这些方法能在很大程度上抑制惯性器件误差引起的测量误差发散，连续测斜算法结合误差补偿方法可以实现井斜角0-90、方位角0-360的全方位井眼轨迹连续测量，大大提高了测量效率。