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超声波在钻柱中的传播特性研究

作　者: 代志平
导　师: 管志川
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: 钻柱超声波衰减换能器信号传输
分类号: TE21
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 326次
引　用: 1次
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内容摘要

20世纪90年代以来,井下测量技术的发展成为钻井领域的一项重大技术进步。虽然井下信号的实时采集和地面信号处理不再是难题,但如何实现井下信号长距离、双向、快速传输仍然是制约井下测控技术发展的关键。文章通过理论计算和实验分析的手段,研究了在钻柱中超声波的传播和衰减规律。首先分析计算了超声波在钻柱中折射和反射规律,结合超声波散射、吸收等物理特性,总结出钻柱中超声波的衰减模式;然后结合钻井工程实际,在分析适用于井下信号传输的超声波换能器参数要求的基础上,设计了换能器的结构和尺寸,并对换能器做了声匹配和电路匹配,同时设计并建成了模拟井下信号传输实验装置系统;最后,通过实验手段,得到了超声波在不同结构和长度的钻住中的传播数据,从而验证和回归了理论分析所得的结论,验证了超声波在钻柱中短传的可行性,并为近钻头测量系统传输信号提供了超声波参数选择,同时分析总结出在钻柱中超声波的衰减方程,以此判断超声波在钻柱中长距离传输的可能。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
第1章前言  9-12
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 本文的研究内容及方法  10-12
    1.2.1 研究内容  10
    1.2.2 研究方法  10-12
第2章井下信号传输研究进展  12-29
  2.1 井下信号传输方式及其研究进展  12-18
    2.1.1 泥浆脉冲传播方式  12-13
    2.1.2 绝缘导线传播方式  13-14
    2.1.3 电磁波传输方式  14-16
    2.1.4 声波传播方式  16-18
  2.2 近钻头测量研究现状  18-23
    2.2.1 国外研究现状  18-21
    2.2.2 国内研究现状  21-23
  2.3 基于超声波的井下信息无线传输技术  23-29
第3章超声波在钻柱中的传播特性理论研究  29-57
  3.1 钻柱中的超声波波型  29-32
  3.2 钻柱中超声波的传播特性  32-57
    3.2.1 钻柱中超声波的扩散衰减  32-49
    3.2.2 超声波在多层平面的穿透  49-52
    3.2.3 钻柱中超声波的其他传播规律  52-57
第4章实验系统设计  57-79
  4.1 桌面短传系统  57-58
  4.2 钻杆模拟系统  58-59
  4.3 动力钻具壳体传输系统  59-60
  4.4 信号发射系统和接收系统  60-61
  4.5 超声波换能器设计  61-79
    4.5.1 压电效应  62-63
    4.5.2 超声换能器的灵敏度及信噪比  63-65
    4.5.3 超声波换能器的设计  65-79
第5章超声波的钻柱短传实验  79-93
  5.1 实验目的  79-80
  5.2 换能器参数实验  80-81
  5.3 空气媒质实验  81-83
  5.4 钢管媒质实验  83-87
  5.5 真实钻杆实验  87-89
  5.6 动力钻具壳体传输实验  89-93
第6章结论  93-95
参考文献  95-98
致谢  98-99
个人简历  99

超声波在钻柱中的传播特性研究

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