Compensación de errores de la brújula electrónica en el sistema de rumbo magnético.

Puntos clave

El nuevo giroscopio MEMS es un tipo de giroscopio inercial con estructura simple, que tiene las ventajas de bajo costo, tamaño pequeño y resistencia a vibraciones de alto impacto. El giroscopio inercial de búsqueda del norte puede completar la búsqueda independiente del norte en todas las condiciones climáticas sin restricciones externas y puede lograr un trabajo rápido, de alta eficiencia, alta precisión y continuo. Basado en las ventajas del giroscopio MEMS, el giroscopio MEMS es muy adecuado para el sistema de búsqueda del norte en el fondo del pozo. Este artículo describe la investigación de fusión segmentada del sistema de búsqueda del norte del pozo giroscópico MEMS. A continuación se presentará el hallazgo de norte mejorado de dos posiciones, el esquema del hallazgo de norte de fusión de pozo giroscópico MEMS y la determinación del valor de hallazgo de norte.

Búsqueda de norte de dos posiciones mejorada

El esquema estático de búsqueda del norte de dos posiciones generalmente selecciona 0° y 180° como posiciones inicial y final de la búsqueda del norte. Después de repetidos experimentos, se recopila la velocidad angular de salida del giroscopio y el ángulo final de búsqueda del norte se obtiene combinando la latitud local. El experimento adoptó el método de dos posiciones cada 10°, recopiló 360° del plato giratorio y se recopiló un total de 36 conjuntos de datos. Después de promediar cada conjunto de datos, los valores medidos de la solución se muestran en la Figura 1 a continuación.

Figura 1 Curva de ajuste de la salida del giroscopio de 0 a 360°

Como puede verse en la Figura 1, la curva de ajuste de salida es una curva coseno, pero los datos y ángulos experimentales aún son pequeños y los resultados experimentales carecen de precisión. Se realizaron experimentos repetidos y el ángulo de adquisición se extendió a 0 ~ 660°, y el método de dos posiciones se realizó cada 10° desde 0°, y los resultados de los datos se muestran en la Figura 2. La tendencia de la imagen es coseno curva, y hay diferencias obvias en la distribución de datos. En la cresta y el valle de la curva del coseno, la distribución de los puntos de datos está dispersa y el grado de ajuste a la curva es bajo, mientras que en el lugar con la pendiente más alta de la curva, el ajuste de los puntos de datos a la curva es mayor. obvio.

Figura 2 Curva de ajuste de la salida del giroscopio en dos posiciones 0~660°

Combinado con la relación entre el acimut y la amplitud de salida del giroscopio en la Figura 3, se puede concluir que el ajuste de los datos es mejor cuando se adopta el norte de dos posiciones a 90° y 270°, lo que indica que es más fácil y más preciso detectar el ángulo norte en dirección este-oeste. Por lo tanto, en este artículo se utilizan 90°, 270°, en lugar de 0° y 180°, como posiciones de adquisición de salida del giroscopio de dos posiciones hacia el norte.

Figura 3 Relación entre el acimut y la amplitud de salida del giroscopio

Búsqueda del norte de fusión de pozo con giroscopio MEMS

Cuando se utiliza el giroscopio MEMS en el sistema de búsqueda del norte de un pozo, se enfrenta a un entorno complejo y habrá un ángulo de actitud variable con la perforación con broca, por lo que la solución del ángulo norte se vuelve mucho más complicada. En esta sección, basado en la mejora del esquema de búsqueda de norte de dos posiciones en la sección anterior, se propone un método para obtener el ángulo de actitud controlando la rotación de acuerdo con la información de los datos de salida, y se obtiene el ángulo incluido con el norte. El diagrama de flujo específico se muestra en la Figura 4.

El giroscopio MEMS se transmite a la computadora superior a través de la interfaz de datos RS232. Como se muestra en la Figura 4, después de obtener el ángulo norte inicial buscando el norte en las dos posiciones, se lleva a cabo el siguiente paso de perforación mientras se perfora. Después de recibir la instrucción del norte, se detiene el trabajo de perforación. El ángulo de actitud emitido por el giroscopio MEMS se recopila y transmite a la computadora superior. La rotación del sistema de búsqueda del norte del pozo está controlada por la información del ángulo de actitud, y el ángulo de balanceo y el ángulo de inclinación se ajustan a 0. El ángulo de rumbo en este momento es el ángulo entre el eje sensible y la dirección del norte magnético.

En este esquema, el ángulo entre el giroscopio MEMS y la dirección norte verdadera se puede obtener en tiempo real recopilando información del ángulo de actitud.

Figura 4 Diagrama de flujo de búsqueda del norte de Fusion

Se determina el valor de búsqueda del norte.

En el esquema de búsqueda del norte de fusión, la búsqueda mejorada del norte de dos posiciones se realizó en el giroscopio MEMS. Una vez completado el hallazgo del norte, se obtuvo la posición norte inicial, se registró el ángulo de rumbo θ y el estado de actitud inicial fue (0,0, θ), como se muestra en la Figura 5 (a). Cuando la broca está perforando, el ángulo de actitud del giroscopio cambia y el ángulo de balanceo y el ángulo de paso son regulados por la mesa giratoria, como se muestra en la Figura 5(b).

Como se muestra en la Figura 5 (b), al perforar la broca, el sistema recibe la información del ángulo de actitud del instrumento de actitud y necesita juzgar los tamaños del ángulo de balanceo γ 'y el ángulo de paso β', y rotarlos a través del control de rotación. sistema para hacerlos girar a 0. En este momento, los datos del ángulo del rumbo de salida son el ángulo entre el eje sensible y la dirección del norte magnético. El ángulo entre el eje sensible y la dirección del norte verdadero debe obtenerse de acuerdo con la relación entre el norte magnético y la dirección del norte verdadero, y el ángulo del norte verdadero debe obtenerse combinando el ángulo de declinación magnética local. La solución es la siguiente:

θ’=Φ-∆φ

En la fórmula anterior, θ 'broca y el ángulo de dirección norte verdadero, ∆φ es el ángulo de declinación magnética local, Φ es la broca y el ángulo norte magnético.

Figura 5 Cambio de actitud inicial y de perforación Ángulo

Se determina el valor de búsqueda del norte.

En este capítulo, se estudia el esquema de búsqueda del norte del sistema de búsqueda del norte subterráneo con giroscopio MEMS. Basado en el esquema de búsqueda del norte de dos posiciones, se propone un esquema mejorado de búsqueda del norte de dos posiciones con 90° y 270° como posiciones iniciales. Con el progreso continuo del giroscopio MEMS, el giroscopio de búsqueda de norte MEMS puede lograr una búsqueda de norte independiente, como el MG2-101, su rango de medición dinámica es de 100°/s, puede funcionar en un entorno de -40 °C ~+85 °C , su inestabilidad de polarización es de 0,1 °/h y el recorrido aleatorio con velocidad angular es de 0,005 °/√ h.

Espero que pueda comprender el esquema de búsqueda del norte del giroscopio MEMS a través de este artículo y espero poder discutir temas profesionales con usted.