半潛式鉆井平臺姿態運動監測系統研究

徐 濤，劉清友，黎 偉

（1.西南石油大學 機電工程學院，成都 610500；2.西南石油大學 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610500）

半潛式鉆井平臺姿態運動監測系統研究

徐 濤1，劉清友2，黎 偉1

（1.西南石油大學 機電工程學院，成都 610500；2.西南石油大學 油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都 610500）

針對深海石油鉆井開發過程中半潛式鉆井平臺的姿態測量問題，提出一套基于姿態監測技術、使用相關姿態傳感器來進行實時姿態測量的半潛式鉆井平臺監測系統架構。就加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和方位角度傳感器這3類輔助運動傳感器，在姿態信息測量過程中的信號干擾和表達方式差異帶來的測量精度不高等問題，采用 UKF濾波算法和四元數收斂算法加以解決。依據平臺姿態監測系統所測量數據和解算結果，對半潛式鉆井平臺的基本運動參量進行求解，得到半潛式鉆井平臺在縱蕩、橫蕩和升沉運動過程中三軸向線性加速度分量的數學表達式。該姿態監測系統可為平臺復雜運動機理研究和相關升沉補償裝置設計提供理論和數據支持，使該系統在實際工況條件下具有應用前景。

半潛式鉆井平臺；姿態監測；UKF濾波；四元數；海洋鉆井

0　引 言

近些年來，油氣開采方向開始逐漸由陸地轉向擁有豐富資源儲量的海洋。作為核心裝備的浮式鉆井平臺，在風浪等環境載荷作用下會產生縱蕩、橫蕩和升沉的直線運動以及首搖、橫搖和縱搖的旋轉運動等，構成6個自由度的復雜姿態變化運動，其中升沉運動對鉆井作業影響最大。……