旋转导向工具双轴综合标定系统研究与设计

引言 旋转导向钻井系统（Rotary Steerable Drilling）是目前世界最先进、高效的石油定向钻井工具，能够在钻具旋转模式下夹现三维复杂井眼轨迹的钻进作业和控制；能够实时接受地面控制指令，重新规划和变更井眼轨迹，通过与随钻测井系统（MWD／LWD）挂接、配合，能够进一步实现精确的地质导向功能。     

气体钻井井下扭矩测量无线传输系统研究设计

在气体钻井中,为实时了解井下的真实工况,及时处理井下安全风险,需要对井下近钻头扭矩参数实时监测。因此,研究设计了一种采用电阻应变式测量扭矩技术和微波随钻数据传输技术的扭矩测量无线传输系统,该系统采用C8051F3XX系列单片机为主控制器,完成了数据采集、数据存储和数据传输的硬件电路和软件程序设计,使用信号中继传输的方式大幅提升微波通信距离,测量井深达到3 000 m,并开发了配套的上位机监测软件,实现了井下扭矩的随钻监测。实验结果说明系统无线传输时延短,能实时采集、传输、显示扭矩,满足气体钻井中井下扭矩测量的要求。     

随钻测井数据声波遥传系统研究

随钻测井数据传输是实现智能化钻井的荚键技术之一,声波遥传技术是利用沿钻柱系统传播的弹性波为载波,将测量数据传输到地面的一种随钻数据传输技术,是一种新兴的、非常有发展前途的随钻数据遥传技术。然而,钻井过程中由钻井设备、泥浆的循环等产生的声波噪声以及信号在介质中传播的衰减吸收,特别是钻杆接头的高反射性,使得钻柱的脉冲响应持续达数酉毫秒,这将造成严重的码间干扰,并最终导致信道的传输能力的大幅下降。针对这一难题,该文在深入分析钻柱系统的声传播特性的基础上,提出基于SC—FDE技术的声波无线传输通信系统模型,并研究适合于声波传输信道特性的信道编译码技术以及随钻数据的调制解调技术,降低误码率、提高传输的可靠性。     

基于剖面的水平井随钻测井曲线成图技术

为了提升水平井地质导向建模的精确度,提出一种在地震剖面上沿着井眼轨迹显示随钻测井曲线的方法。根据井斜数据为离散点数据组的特性,采用最小曲率半径法计算井斜数据,并通过投影图示法在剖面上显示二维井眼轨迹;同时引入平行曲线的概念,利用差分格式计算出井眼轨迹上每个离散点的对应平行点,经过曲线拟合和平滑操作形成剖面上的测井曲线道和曲线。基于.NET平台,采用C#语言,形成具有交互操作的水平井随钻测井曲线可视化系统。实验和测试结果表明,通过对比剖面形态和曲线形态,该可视化技术能有效地帮助解释人员了解地质形态,对水平井地质导向有着良好的指导作用。     

可视化跟踪钻井导向系统的设计

水平井的应用愈加广泛,在水平钻井的过程中,对钻头进行导向是钻井过程的关键。本文提出一种可视化跟踪钻井导向系统,在三维地质模型基础上,对随井测井数据进行分析,并实时对钻井导向进行更正,从而提高钻井效率和生产效益,节约生产成本。     

随钻电磁波在矿产识别中的应用分析

相比泥浆脉冲传输而言,随钻电磁波传输方式具有不依赖钻井泥浆介质循环、信息传输快等优点,此外,电磁波对于地层电阻率反映灵敏度高,便于及时发现矿产目的层. 正是基于上述特点,近年来随钻电磁波传输系统越来越广泛地应用于石油、天然气和煤层气（煤矿）等矿产资源的开发. 文中采用不同于以往的随钻电磁波传输分析方法,即根据电磁波在地层中传播规律和极低频（extremely low frequency, ELF）电磁波的近场辐射特性,采用等效电路法对随钻电磁波在地层信道中的传输进行分析. 此外,根据等效电路分析结果,利用地面接收电磁波信号幅度包络瞬时变化率大小来作为判断地层电阻率特性的条件. 山西沁水煤层探测案例实际结果验证了提出的方法在煤炭等矿产资源探测方面具有明显时效性,进一步证明了随钻电磁波信息传输系统可以同时兼作一种有效的实时测井系统.     

基于单相流模型的井底压力计算及现场应用分析

在石油钻井作业中,需要对井底压力进行实时准确地测量,直观地反映井下状况,然后结合地面录井参数对钻井状况进行评价与分析。然而,现有的随钻井底压力测量仪器往往成本过高,不适合广泛应用,因此利用综合录井数据对井底压力进行精确的计算至关重要,同时确保了数据的实时性。文章基于单相流模型计算了一口井的井底压力数据,同时通过对比不同模型计算数据与实测井底压力数据,进行误差分析,判断单相流模型在现场的实际应用情况,其分析结果表明,对于常规钻井,单相流模型能够满足现场实际应用需求。     

基于PIC16F688的随钻仪器锂电池监控系统的设计

为了充分利用石油钻井井下随钻仪器中锂电池的有限电量,延长随钻仪器单次连续工作时间,采用以PIC16F688单片机作为控制核心,对主、从两组锂电池进行实时监控的原理进行软硬件设计。系统包括电流采样、电压采样、总线接口和EEPROM数据存储4个模块,具有主从电池的自动切换、电量统计、存储、传输等功能。通过石油井下现场应用,该系统将随钻仪器中锂电池电量的使用效率提高至90%,安全可靠,具有很好的工程应用价值。     

石油测井数据采集实时显示技术

文章论述石油测井数据采集及测井现场参数曲线ＣＲＴ显示系统。该系统可同时采集井下仪器送出的五种反映油层参数的曲线信号，并实时显示井下仪器所处位置的深度数据。     

随钻测斜仪研究与实现

随钻测斜仪是现代定向钻井工程中重要的测量设备,它能在不间断钻井过程的条件下准确、可靠、实时地测量井斜、方位、工具面等参数,井斜测量的实时性、准确性是保证自动垂直钻井中控制井斜精度的关键因素之一,但高温、高压等复杂的工作环境导致了传感器输出的非线性,直接影响测斜仪的工作性能。本文提出了一种基于单片机与CAN总线的随钻测斜仪,文章重点阐述了测斜仪的硬件结构及电路原理,并介绍了信号采集及传感器补偿的程序实现,通过井斜测量的实验,证明该系统的井斜测量误差△INC≤±0.1°;方位测量误差△Az≤±1.0°,测量精度满足现场实际的测量要求。     

人体死后经过的时间阻抗自动测量仪

本设计采用恒流源电路、双频交流发生器、交流测量电路、双单片机内部通信以及与微型计算机实时串行通信构成智能型人体电阻抗测定系统,可用于对案发现场的人死后人体电阻随时间的变化和现场的环境温度自动测量,由单片机进行数据实时采集、A/D转换和数据存储,把存储的数据通过RS-232发送给计算机,并对阻抗、频率、测量时间、测量速度、测量温度分类处理和计算,自动拟合出测量曲线.通过分析,最终确定人死后经过的时间(PMI).     

飞机轨迹测量系统设计与应用

飞机轨迹测量系统通过GPS技术对飞机空中飞行轨迹进行测量,并实时发送测量数据,在地面实时显示飞机在空中飞行的位置、轨迹、速度等信息,为指挥员指导飞行提供依据。从系统设计和试验等多个方面进行较为全面的论述,从理论和试验两个方面验证了系统的性能和适用性,该系统具有很强的实用价值。     

基于STM32的测井数据导出工具

石油测井中的原始数据往往可以给开采工作提供可靠的理论支持,在实际工作中,由于井下通信速率限制,随钻测井往往只能传输关键测井数据,原始数据导出只能在地面进行,需要一种高速可靠的通信协议,使测井数据导出更加高效,针对以上问题,提出了一种适用于随钻测井技术中的数据传输的改进SPI传输方法。该方法利用STM32F407的SPI通信和中断机制结合,能够提高数据传输效率和抗干扰能力。相比于传统的SPI应答机制,该方法不需要轮询等待SPI通信从机应答,而是通过从机向主机发送一个外部中断信号来告知SPI通信主机一帧数据已完成传输,从而准确控制下一帧数据传输的时机。该方法适用于大部分测井设备的主控芯片,不需要对测井设备做出较大的硬件改动,使用的数据传输线更少。同时,该方法避免了在系统SPI传输过程中数据移位错误发生后不可恢复等问题,降低了数据导出错误的可能性,为原始测井数据导出提供了新的思路。     

录井实时监控系统的设计与研究

本文设计综合录井数据采集系统的上位机实时监控系统。该系统能实时显示采集的数据,绘制历史曲线,实时报警,并保存数据到SQL Server2005数据库中,以及简单的报表功能。本实验对六个模拟综合录井参数进行采集,实现实时监控系统的基本功能,并将数据保存到数据库以备调用查看。实时监控系统能够实现高效、安全钻井的目的。     

水质监测系统的研究

拟设计一款水质监测系统,用于对水体多个参数进行实时监测。系统采用STM32控制器为核处理器,通过控制ADS1256分别对水体温度、电导率和pH值三个参量进行数据采集,并设有过压量程自动转化电路,提高数据采集的稳定性和可靠性。水体参量测量数据可存储于本地铁电存储器中,并同时通过串口实时传输到上位机,通过LabVIEW进行串口数据接收和显示,整个系统工作稳定可靠,可直观实时显示当前测量参数的曲线变化及实时数值大小,有较强的人机交互功能,能应用于水质监测等环境监测领域。     

随钻测量及其应用

本文介绍了随钻测量系统及其各部分的具体原理。该测量系统可预先设计钻进曲线,用于与实际测量曲线进行对比,判断钻进轨迹。通过亭南矿实际测量的数据表明:该随钻测量系统能够以曲线形式实时显示钻孔钻进轨迹,可有效提高钻进施工效率及精度。     

基于LabVIEW的声波采集系统

为降低传统测井仪器成本,实现命令传送以及波形显示,该文设计了一套基于LabVIEW的数据采集与分析系统。通过LabVIEW数据采集实时采集信号,利用LabVIEW图形化编程语言开发了上位机界面来实现仪器与地面系统的通讯分析仪软件系统。结果表明,该界面能完成基本波形数据采集通讯功能,可广泛应用于测井领域。     

基于CAN总线的数控测井站之综合接口设计

数控测井站用于物探钻井的各种参数测量,综合接口是测井站的重要模块之一,负责地面计算机和井下设备的数据交换。本文设计了一个基于CAN总线综合接口模块,该系统由ADC模块、传感器模块、CAN总线模块、微处理器等模块组成。实验证明此系统测量精度高,传输速率快,且传输稳定,容量大,能够很好地满足测井站的实际要求。     

基于OpenGL的载体姿态实时显示系统设计

针对目前实时姿态显示系统在数据通信和数据显示等方面的不足,设计并完成SINS实时姿态测量系统。在介绍该系统原理和组成的基础上,着重阐述了系统上位机软件的设计方法和流程。通过多缓存、数据连接等手段解决了数据实时通信过程中产生的数据错帧、丢帧等问题。同时利用OpenGL较好实现了数据的实时显示和三维姿态显示。通过功能测试实验,验证了系统的预期功能,且实时数据显示直观、流畅。     

基于虚拟仪器的斯托克斯参量测试系统

采用旋转波片法搭建了一套偏振态斯托克斯参量自动检测系统,每秒可以处理和显示15个偏振椭圆。该系统采用数据采集卡和LabVIEW软件来组成虚拟仪器,通过数据插值与重采样技术对旋转角度进行精确定位,消除了电机转速不稳定带来的系统误差。根据米勒矩阵得出透射光强随旋转角度的变化方程,并与实时采集的测量数据进行对比拟合,通过傅里叶变换得出曲线方程中的待定系数,给出对应的斯托克斯参量,并计算光波的电场分量及相位差,确定出射光的椭圆偏振消光比、长轴方向与椭圆旋向。还考查了本底噪声对测量结果的影响,比较了旋转波片与旋转检偏器两种测试方法的优缺点。