摘要
旋转导向钻井系统是以旋转导向钻井技术为核心发展起来的新型钻井系统，可提供一整套钻井解决方案。目前国外已经投入使用了多种类型的旋转导向钻井系统，而国内的旋转导向钻井系统仍达不到商业化使用的标准。实时控制井眼轨迹，精确测量钻具的井下姿态参数是实现旋转导向钻井商业化的关键。 传统的旋转导向钻井系统是依据正交姿态测量模型对井眼姿态参数进行解算，在实际应用中，小信号电压由于其信号幅值低、抗干扰能力差等原因经常被湮没，导致信号无法精确解算，因此提出了非正交姿态参数的数字解算。 针对井场环境的特点，结合姿态参数数字解算的精度要求，设计了基于TMS320F2812的姿态参数数字解算电路。解算电路主要包括控制电路、电压采集电路、放大电路、显示电路等，实现了姿态参数电压信号的采集、解算和显示。利用CCS集成开发环境，结合非正交姿态测量理论模型，编写了非正交姿态参数的解算程序，配合硬件解算电路，实现了井斜角和工具面角的数字解算。同时针对 TMS320F2812内置 A/D模块无法达到12位采样精度的问题，设计了A/D校正电路，编写了软件校正程序，提高了数字解算的精度。 实验结果表明，设计的姿态参数数字解算电路实现了井斜角和工具面角的精确解算，尤其在输入小信号电压时，非正交姿态参数的解算精度明显优于正交姿态参数的解算精度，体现出非正交姿态测量模型具有良好的应用前景。
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