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随钻泥浆脉冲信号检测与处理技术研究

作　者: 李闪
导　师: 刘新平；孙士明；张海花
学　校: 中国石油大学
专　业: 计算机技术
关键词: MWD 泥浆脉冲信号滤波检测处理
分类号: P631.83
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着丛式结构井、绕障井、多分支水平井、连通井施工数量的不断增加,油藏越来越深,要求仪器提供的数据越来越多。在钻井施工中,为准确测量井眼轨迹和地质等参数,提高井眼轨迹控制精度,钻井工艺中普遍采用了随钻测量技术。随钻测量技术在不中断钻具正常钻进的情况下获得井底附近的轨迹和地质信息,并将信息以某种方式实时传输到地面,地面装置再对信号进行分析与处理。随着新技术的发展,井下数据传输方式逐步由有线向无线发展,由低速向高速传输发展,现在无线传输方式以传输载体来分泥浆脉冲和电磁波脉冲,泥浆传播又有正脉冲信号和负脉冲信号两种,目前井下信号传输最普遍的方式是以泥浆作为传输介质的无线传输方式;在该方式中,井下各种测量信息以泥浆脉冲的形式传递到地面,地面系统通过压力传感器实时采集压力脉冲信号,并对信号进行必要的预处理,再将脉冲信号还原之后进行信号识别、解码并实时显示。本文通过对无线随钻测量系统信号产生、传输原理和信号处理技术的介绍,逐步提出了地面仪器设计方案;之后重点阐述了地面接口箱中电路滤波和数字滤波技术,完成了从压力传感器到地面接口箱信号传递通道的设计;在软件中选择了FIR数字滤波器对脉冲信号进行滤波;通过对脉冲编码规则的研究,得出对脉冲信号进行有效识别的算法,并在WINDOWS操作系统下编写了WDM驱动程序、脉冲检测与数据管理软件,整个系统达到了国外同类仪器的水平,其中高速数字滤波的效果优于进口仪器。最后在现场试验基础上对数字滤波和解码软件作了进一步修改,提高地面仪器信号检测的准确性和可靠性。试验结果表明泥浆脉冲检测系统实现了预期的设计功能,完成了设计目标。本文还针对试验中发现的不足进行了分析,指出了需要进一步改进的地方,为地面系统的完善提出了一些建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章前言  9-15
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状及进展  10-14
  1.3 课题研究主要任务  14-15
第二章 MWD 系统信号传输与接收原理  15-24
  2.1 无线随钻测量系统组成  15-16
  2.2 井下测量传输系统介绍  16-19
    2.2.1 井下数据传输方式介绍  17
    2.2.2 脉冲发生器工作原理  17-19
  2.3 地面系统介绍  19-24
    2.3.1 地面系统硬件组成及功能  19-23
      2.3.1.1 泥浆压力传感器  19-20
      2.3.1.2 现场信号传输方式  20-21
      2.3.1.3 现场信号处理系统  21-23
    2.3.2 地面系统软件功能  23-24
第三章无线随钻测量地面接口箱设计  24-39
  3.1 地面系统硬件设计方案  24-25
  3.2 现场信号采集与传输方式设计  25-27
  3.3 信号处理系统设计  27-38
    3.3.1 泥浆压力脉冲信号噪声信号分析  27-29
    3.3.2 数字滤波器设计  29-34
    3.3.3 信号处理系统设计  34-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章无线随钻测量地面系统软件设计  39-50
  4.1 引言  39
  4.2 地面系统软件设计方案  39-41
  4.3 泥浆脉冲信号识别算法实现  41-44
    4.3.1 MWD 脉冲编码定义  41-43
    4.3.2 编码脉冲信号的识别  43-44
  4.4 地面系统软件编写与调试  44-49
  4.5 本章小结  49-50
第五章现场实验结果分析及修改  50-56
  5.1 现场实验平台搭建  50-51
  5.2 现场实验结果对比及分析  51-54
  5.3 地面软件的调试  54-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章结论  56-58
  6.1 主要工作  56-57
  6.2 主要创新点  57
  6.3 存在的问题及未来的方向  57-58
参考文献  58-60
在学期间的研究成果  60-61
致谢  61

随钻泥浆脉冲信号检测与处理技术研究

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