基于钻杆力学推算的水下定向钻进艏向校正算法

摘要

针对水下导向攻泥器钻头安装空间有限,钻进导航所用的紧凑型MEMS惯性器件精度较低且长时间工作艏向角容易发散等问题,提出了一种基于柔性钻杆力学模型的位姿推算和辅助校准方法,在不增加传感器的条件下可有效提高原有导航精度。根据柔性杆理论建立钻头艏向角与坐标之间的数学模型,利用钻杆近端刚性大和变形量小的特点,在惯导数据误差偏大时采用卡尔曼滤波算法对MEMS惯导数据与钻杆变形量进行数据融合,从而实现艏向角纠偏和校准的目的。最后在不同工况下通过Abaqus有限元软件进行仿真试验,得出柔性钻杆变形量的对比数据,验证钻杆力学推算算法的有效性。试验表明:基于钻杆力学推算的艏向校正算法满足艏向角辅助校正的基本要求。