申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2022-09-14

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN115467651B

主分类号：E21B44/00

分类号：E21B44/00;E21B47/00;E21B47/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.12.30#实质审查的生效;2022.12.13#公开

摘要：本发明涉及一种旋转导向钻井工具系统加速度计间歇故障检测方法，其具体步骤为：S1、建立工具面角系统数学模型；S2、根据事件触发时刻的状态关系，得到新工具面角系统数学模型；S3、设置估计器初始参数；S4、估计器估计动态指向式旋转导向钻井工具系统状态得到状态估计值；S5、根据状态估计值构造状态残差，根据测量值构造测量残差，残差生成器根据状态残差和测量残差生成新残差；S6、根据步骤S5中生成的新残差构造残差评价函数，根据残差评价函数检测间歇故障。本发明能够对动态指向式旋转导向钻井工具系统加速度计的间歇故障进行检测，对维护钻井工具安全，提高钻井效率有重要意义。

主权项：1.一种旋转导向钻井工具系统加速度计间歇故障检测方法，其特征在于，其具体步骤为：S1、建立工具面角系统数学模型；建立三轴加速度计的测量方程如下： （1）式中，表示加速度计y轴的测量值，表示加速度计z轴的测量值，表示陀螺仪的测量值，表示加速度计y轴相应的测量噪声，表示加速度计z轴相应的测量噪声，为工具面角，d表示陀螺仪相应的测量噪声；表示重力加速度的分量，假定其满足；为工具面角的角速度，由陀螺仪测得；令、，采样步长为h0，构建工具面角系统数学模型为： （2）式中，为动态指向式旋转导向钻井工具系统状态变量，为动态指向式旋转导向钻井工具系统的测量输出量，、是互不相关的零均值高斯白噪声，wk有未知、时变的协方差矩阵Rw,k，vk有未知、时变的协方差矩阵Rv,k，，为系数矩阵，F为已知的定常矩阵，fk为间歇故障；S2、根据事件触发时刻的动态指向式旋转导向钻井工具系统状态关系得到新工具面角系统数学模型，其具体步骤为：记事件触发时刻为，变量，给定，，，以及 （3）当满足条件时，发生事件触发，且最大事件触发间隔不超过，由此确定下一次事件触发时刻为： （4）令为事件触发间隔，记为传感器实际传输的测量值，则测量数据的传输遵循： （5）考虑事件触发时刻的动态指向式旋转导向钻井工具系统状态关系，有： （6）其中，，，；新工具面角系统数学模型为： （7）S3、设置估计器初始参数；设置的估计器初始参数包括：动态事件触发条件的初始参数：，，，；估计器的初始参数：噪声协方差矩阵和，动态指向式旋转导向钻井工具系统状态的先验估计误差协方差矩阵，动态指向式旋转导向钻井工具系统状态的先验估计值，时间窗口长度N；S4、估计器估计动态指向式旋转导向钻井工具系统状态得到状态估计值；其具体步骤为：给定时刻的估计器初始参数，则权值矩阵为： （8） （9） （10）其中，噪声协方差矩阵为： 其他矩阵为： ；根据滚动时域估计器的相关设计理论，利用时刻的先验信息，以及时刻到时刻的测量信息，得到时刻的最优估计为： （11）其中，；得到的最优估计即为估计器估计动态指向式旋转导向钻井工具系统状态得到状态估计值；S5、根据状态估计值构造状态残差，根据测量值构造测量残差，残差生成器根据状态残差和测量残差生成新残差；生成新残差的具体步骤为：根据状态估计值构造状态残差为： （12）根据测量值构造测量残差为： （13）其中，；残差生成器利用状态残差和测量残差生成新残差为： （14）其中： I为单位矩阵； 为矩阵的左伪逆矩阵；矩阵是一个关于矩阵F的N维对角阵；S6、根据步骤S5中生成的新残差构造残差评价函数，根据残差评价函数检测间歇故障；残差评价函数为： （15）其中，。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 旋转导向钻井工具系统加速度计间歇故障检测方法

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