基于數據融合的近鉆頭井眼軌跡參數動態測量方法

宋曉健， 鄭邦賢， 譚勇志， 黃秉亞， 馬鴻彥， 董晨曦

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司定向井技術服務分公司，天津300280）

現代地質導向鉆井過程中，需采用近鉆頭隨鉆邊界探測技術動態測量近鉆頭井眼軌跡參數（井斜角、方位角和工具面角），根據隨鉆成像預估地層和井眼變化趨勢，據此調整鉆頭方向，提高油層鉆遇率。由于振動、旋轉、磁干擾等因素的影響，導致測量的近鉆頭井眼軌跡參數出現很大誤差，嚴重影響了隨鉆測量精度，出現鉆穿油層等情況。

目前旋轉導向動態測量技術都掌握在國外油田技術服務公司手中，不對外公開，因此，未見到國外有井眼軌跡參數動態測量技術的報道。國內楊全進等人[1]建立了一種旋轉導向系統有色噪聲的改進無跡卡爾曼濾波方法，該算法限制條件較多。高怡等人[2]提出了采用多源動態姿態組合測量方法測量導向鉆具的動態姿態，但加速度計采集數據的存儲周期較長，造成測量誤差較大。Xue Qilong 等人[3–4]提出了基于卡爾曼濾波狀態空間模型的動態井眼軌跡測量方法，但其只適用于線性系統。徐寶昌等人[5]提出了基于無跡卡爾曼濾波的動態姿態測量方法，但沒有解決振動及旋轉對動態姿態測量的影響。為此，筆者提出了一種基于數據融合的近鉆頭井眼軌跡參數動態測量方法，該方法針對三軸加速度計、磁通門和速率陀螺的測量系統，建立了基于四元數井眼軌跡參數測量模型，推導出加速度計與井眼軌跡平滑預測的關系，運用3個捷聯式無跡卡爾曼濾波器和磁干擾校正系對加速度計、磁通門進行消噪，校正，實時測量近鉆頭井眼軌跡參數，提高隨鉆近鉆頭探邊能力，確定最佳儲層位置。……