仪器仪表学报

作者：杨一，卢劲囡，陈娇娜，韩彬彬

单位：杨一,西安石油大学电子工程学院西安710065,yiyang@xsyu.edu.cn,卢劲囡,西安石油大学电子工程学院西安710065,,陈娇娜,西安石油大学电子工程学院西安710065,,韩彬彬,西安石油大学电子工程学院西安710065,

关键词：钻具姿态动态测量;阵列三稳混沌系统;频率检测;参数估计

基金：国家自然科学基金（52174005）、西安石油大学研究生创新基金（YCX2513118）项目资助

导向钻井工具姿态动态测量过程中，底部钻具组合与岩石相互作用以及钻柱与井壁的碰撞产生强烈振动，导致原始测量信号中存在多频、高幅值的噪声干扰，造成钻具姿态测量信号的信噪比极低，甚至完全湮灭在噪声中，严重影响井斜角等姿态参数解算的准确性。为了解决这一问题，提出了一种适用于导向钻具姿态动态测量信号的阵列三稳混沌系统检测方法。首先，对钻具测量信号进行变尺度处理，即对特征信号的频率值进行重构和变换，使其满足三稳系统输出相变的限制条件；然后，考虑到钻具测量信号初相角随机变化导致传统频率检测方法出现偏差的问题，提出一种基于阵列三稳混沌系统的频率检测模型，依托驱动信号不同的混沌方程组协同工作，实现全相位覆盖的频率检测方法，解决钻具测量信号初相角对频率检测结果的影响；最后，设计一种阵列三稳混沌系统参数估计模型，对钻具测量信号的幅值和相位进行同步估计，进而恢复出完整的钻具测量信号。仿真和实钻数据实验表明，该方法可检测信号的信噪比阈值低至-18dB，解算后的井斜角误差低于1°，相较于传统滤波方法在极低信噪比场景下的信号失真问题，以及双稳混沌系统因相位覆盖不全导致的检测偏差问题，该方法在信号检测准确性、井斜角解算精度方面均展现出显著优势。

来源：2025年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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