【摘 要】
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井眼轨迹测量是矿下能源勘探、开采作业中的重要环节,通过对井眼轨迹进行测量,可实现矿下钻孔设备的准确定位,为矿下石油等能源的勘探开采提供指导。本课题设计了以捷联惯导与测速仪组合的井眼轨迹随钻测量系统,实现对井眼轨迹的空间坐标进行测量,主要研究内容包括以下几点:首先,结合国内外随钻测量技术的研究现状,归纳整理井眼轨迹测量方法的优缺点,提出基于捷联惯导和测速仪组合的钻孔轨迹随钻测量方法。在此基础上,研究
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井眼轨迹测量是矿下能源勘探、开采作业中的重要环节,通过对井眼轨迹进行测量,可实现矿下钻孔设备的准确定位,为矿下石油等能源的勘探开采提供指导。本课题设计了以捷联惯导与测速仪组合的井眼轨迹随钻测量系统,实现对井眼轨迹的空间坐标进行测量,主要研究内容包括以下几点:首先,结合国内外随钻测量技术的研究现状,归纳整理井眼轨迹测量方法的优缺点,提出基于捷联惯导和测速仪组合的钻孔轨迹随钻测量方法。在此基础上,研究了捷联惯导系统的导航定位原理,推导了姿态解算、速度解算、位置解算的数学方程。然后,针对无缆方式下采用无线通信传输速率低的问题,一方面对影响随钻轨迹测量系统定位误差的因素进行分析,并基于误差分析的结果通过Matlab仿真探究组合导航数据融合周期的选取,在保证精度的同时减少数据传输量;另一方面将Huffman编码应用在井眼轨迹测量的数据传输中,并采用差分预处理等方式进一步降低数据传输量。更进一步,根据系统的整体设计需求,对惯性传感器进行选型并设计相应的硬件电路,在此基础上完成惯性传感器的数据采集、姿态角数据解算以及轨迹坐标解算等软件设计工作。最后,设计了系统的静态和动态实验。实验结果表明,所设计的系统在实验室的静态环境中,方位角误差约为0.0048°,俯仰角误差约为0.0017°;系统在小车动态定位实验的结果表明,在X方向的定位精度优于0.09%D（D表示行驶距离）,Y方向的定位精度优于0.038%D,Z方向的定位精度优于0.07%D。本文所设计的随钻轨迹测量系统具有较好的定位精度,能够满足实际项目的需求,同时对数据融合周期的选取以及数据的压缩编码方法也能够为实际矿下井眼轨迹测量提供一定指导,具有较好的工程应用价值。
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