随钻井下仪器总线测试系统研究

在研发SPOTE随钻测井系统过程中,针对井下仪器总线通讯可靠性展开了专项研究工作,研制开发了一种“随钻井下仪器总线测试系统”.该测试系统通过对总线通讯过程中的误码情况进行自动监测和统计,基于贝叶斯估计方法客观评价总线物理层和协议层通讯质量.在此基础上,对接口电路、传输距离、挂接负载等影响因素展开了试验研究,最终建立了1...     

井下振动实时测量存储系统设计

井下振动实时测量存储系统主要用于对钻井仪器钻井过程中的振动原始数据测量存储.通过系统MCU进行实时解算,存储整个钻井过程中振动最强等级时间段内的数据.通过对实测数据的时域及频域分析,获取井下振动特征谱型,用于对井况的分析研究.系统采用了高精度三轴振动测量传感器,能够同时完成对仪器三轴方向上的振动测量.主要阐述了振动信号高速采集与存储的实现方法、传感器标定测试方法等,同时对系统的设计与实现做了详细介绍.     

随钻自然伽马测井仪研制

随钻自然伽马测井仪主要用于随钻测井过程中探测地层中的放射性元素发出的伽马射线,从而判断地层信息。该仪器设计采用了双核处理器,主处理器负责通信、存储、控制,协处理器独立完成脉冲计数,有效规避了国内外同类仪器所采用的定时采样计数方式必然存在的伽马脉冲漏计、测量精度偏低等现象。介绍了中海油田服务股份有限公司自主研制的随钻自然伽马测井仪,阐述了仪器的工程指标参数、测量原理、设计方法及现场应用情况。实际应用证明,该仪器探测范围、测量精度已达到国外同类仪器水平。     

随钻仪器钻铤的断裂失效分析

利用光学显微镜、扫描电镜进行组织观察,通过力学性能测试、微动磨损测试等试验方法,对一种随钻仪器无磁钻铤的断裂失效原因进行了分析。结果表明,该随钻仪器钻铤在使用过程中发生了微动磨损,在工件过渡锥角根部形成了环形磨损凹槽。环形磨损不仅使钻铤有效直径减小,而且在带有弯曲的复杂载荷下,易在环形磨损处造成很强的应力集中,最终导致工件的断裂。环形磨损的产生是由于工件装配结构所致,但钻铤取材于原材料锻件半径的1/2位置偏内,此处晶粒较为粗大,硬度低,在同等工况下磨损相对严重。     

SPOTE随钻测井系统的试验研究

为验证SPOTE随钻测井系统功能进行了机械密封室内压力试验、电子硬件及程序室内联调测试。制定了实钻试验方案,确定了循环系统参数、钻进参数、MWD工作参数。分析了SPOTE随钻测井系统获取的数据,与ELIS电缆复测试验数据比较,随钻地层自然伽马和电阻率测井数据与电缆测井数据一致性良好,表明SPOTE系统定向参数测量精确,同时将随钻测井曲线与Trip-log测井曲线对比,也验证了仪器有较好的测量重复性。     

自然伽马测井仪测井响应分析研究

自然伽玛测井仪主要用于随钻测井过程中探测地层中的放射性元素发出的伽玛射线,从而判断地层信息.文章介绍了随钻自然伽玛测井仪的响应模型建立.阐述了对仪器响应模型、点源响应、地层响应、井眼和泥浆等诸多因素对仪器测量误差的影响做分析研究.     

混合励磁井下涡轮发电机设计及试验研究

针对现有井下发电机功率小、耐高温性能差的问题,设计了一种混合励磁井下涡轮发电机。给出了该发电机的设计方案和计算步骤,分析了高温环境对涡轮发电机的影响及采取的措施,并对其导轮及涡轮型式对发电量的影响做了分析。通过试验研究了高温、高压、钻井泵排量与涡轮发电机性能的关系。结果表明,高压对发电机输出功率无影响,效率随温度的升高而明显下降,在实验室条件下,发电机功率能够满足系统供电要求。     

随钻仪器钻铤的断裂失效分析

利用光学显微镜、扫描电镜进行组织观察,通过力学性能测试、微动磨损测试等试验方法,对一种随钻仪器无磁钻铤的断裂失效原因进行了分析。结果表明,该随钻仪器钻铤在使用过程中发生了微动磨损,在工件过渡锥角根部形成了环形磨损凹槽。环形磨损不仅使钻铤有效直径减小,而且在带有弯曲的复杂载荷下,易在环形磨损处造成很强的应力集中,最终导致工件的断裂。环形磨损的产生是由于工件装配结构所致,但钻铤取材于原材料锻件半径的1/2位置偏内,此处晶粒较为粗大,硬度低,在同等工况下磨损相对严重。     

光纤陀螺随机误差建模的实验研究

为提高光纤陀螺精度,需要对其随机误差进行精确建模。以VG941-3AM微型精密光纤陀螺仪为实验研究对象,进行了数据采集、预处理和平稳性检验。将基于残差序列最小自相关原理的LAC(least-autocorrelation)准则及其递推算法,应用于光纤陀螺随机误差模型的辨识。建立了ARMA模型的状态方程和观测方程,设计了Kalman滤波器。实验结果证明了算法的有效性和准确性,处理后的光纤陀螺随机误差减小了95～97%。     

旋转导向钻井工具中的压力采集系统设计

根据旋转导向钻井工具开发的需要,设计了一种适用于高温度环境的高精度压力采集系统,介绍了系统硬件电路设计及温度补偿算法原理.硬件设计中传感器信号放大调理电路、模数转换电路使用高精度、低温漂器件降低温度影响.系统通过实验标定方式得到压力传感器补偿参数,采用线性插值方法对压力传感器输出进行全范围温度补偿,得到实际压力值.实验结果表明,该压力采集系统能有效地降低温度对压力测量的影响,压力测量的精度可以达到满量程0.1％,满足实际应用要求.