二通阀进液控制式信号发生器非线性状态方程

以二通先导阀控制式液压信号发生器液压系统工作原理为基础,根据3个阶段的不同工作特点,应用液压阀的流量压力特性关系,建立了各个过程阀口的流量连续方程。在考虑阀芯运动件的瞬态、稳态液动力的情况下,建立了各个阶段阀芯的动态受力平衡方程,然后以流量和先导阀开度为控制输入,以主阀、溢流阀的位移、速度为状态变量建立了3个阶段的非线性状态方程,并进行了实例仿真计算。     

二通阀回液控制式信号发生器非线性状态方程

以二通先导阀回液控制式液压信号发生器液压系统工作原理为基础,根据升降压2个阶段的不同工作特点,分别建立了相应分系统的流量连续方程和阀芯动态受力平衡方程;以流量和先导阀开度为控制输入,以主阀的位移、速度为状态变量建立了2个阶段的非线性状态方程;实例仿真计算表明,在相同参数情况下,该类型液压脉冲信号发生器的脉冲速率比文献[1]描述的信号发生器的脉冲速率高出2倍左右,具有显著的优越性。     

HDS1信号发生器脉冲响应速度的影响因素分析

针对已建立的“二通阀进液控制式液压信号发生器”液压模型升、降压过程各个阶段的非线性状态方程,应用MATLAB软件设计该信号发生器脉冲响应的计算程序;并通过数值计算研究HDS1脉冲信号发生器的性能及其脉冲速度响应速度的主要影响因素;分析了主阀弹簧压缩量、最大开度对脉冲压力上升时间的影响、溢流阀初始开度对脉冲压力上升时间的影响、溢流阀弹簧压缩量对脉冲压力下降时间的影响。     

液压信号发生器基本类型与信号产生的原理

将液压信号发生器概括为泄流型和节流型两大类.从流量压力特性方程出发,分析了节流型信号发生器信号产生的机理,指出了薄壁孔节流型信号发生器的分析计算依据和设计计算要点,并针对最常用的锥阀式信号发生器,进行了实例计算.提出了信号的类型取决于阀口开关的规律.控制方式是信号产生和变化的关键、采用比例伺服控制可提高信息传输量等观点.     

深井钻井随钻测量压力脉冲信号传播规律研究

针对深井钻井过程中面临的随钻测量难题,从井筒钻井液流动基本控制方程出发,综合考虑壁面剪切力、重力和黏性耗散作用,提出了深井钻井随钻测量压力脉冲传播速度和衰减系数的解析计算模型。建立了水平管压力脉冲模拟试验装置,模型计算结果与试验结果吻合较好。研究表明,脉冲频率、钻井液塑性黏度、流速对传播速度和衰减系数的影响明显,较低的脉冲频率、钻井液塑性黏度、流速有利于降低压力脉冲的衰减。深井钻井中,高温高压环境下的钻井液密度动态变化对压力脉冲的传播和衰减有着不可忽视的影响,受密度分布的影响,压力脉冲频率和衰减系数沿井深变化,并随循环时间的不同在下部井段呈现出差异。     

井下旋转压力信号发生器的仿真

介绍了压力信号发生器在无线随钻测量系统中的作用，以旋转压力信号发生器的基本工作原理为基础，设计了系统的结构模型，根据系统在工作过程中不同阶段的特点，建立了各个过程中的阀口动态方程；以转速和开度为控制输入，进行了实例仿真。     

钻井液正脉冲信号的衰减分析

地面与井下的信息传输是井眼轨迹监测与控制的重要环节,目前,大多数的无线随钻测量系统都采用钻井液脉冲的传输方式,而如何提高传输深度和传输速率一直都是钻井液脉冲传输系统的研究主题,文中根据钻井液脉冲传输的静,动态理论模型,研究了正脉冲信号衰减规律。结果表明,脉冲信号在井眼中的往复传播类似于阻尼振荡,并逐渐衰竭,信号频率和钻井液粘度是影响钻井液脉冲信号衰减的主要可控因素。     

往复增流式井下压力信号发生器模型及特性分析

针对往复式钻井液压力信号发生器存在先导阀进液口流通面积小及流量供应能力不足导致的信号频率较低问题,提出了往复增流式井下压力信号发生器模型。根据其不同工作阶段,建立了相应的状态方程;应用MATLAB工具软件对其特性进行了实例仿真计算。计算结果表明:在相同参数情况下,增流阀信号发生器的脉冲上升时间大约为0.035 s,而原信号发生器脉冲上升时间约为0.154 s,即增流式压力信号发生器的信号频率可提高4倍。研究结果对于进一步研发井下信息高速率传输的信号发生器具有重要的指导意义。     

随钻测量系统中X Windows／Mofit

在分析Ｈａｌｌｉｂｕｒｔｏｎ公司的ＭＷＤ随钻测量仪用户界面的设计和实现方法基础上，提出了汉化该系统的设计思想，重点讲述了ＸＷｉｎｄｏｗｓ和Ｍｏｔｉｆ图形用户界面的汉化技术及其应用，给出ＸＷｉｎｄｏｗｓ，Ｍｏｔｉｆ汉字字型库的设计与实现方法，所设计的汉字字型库包括所有国际汉字及符号，具有通用性，同时，介绍了调用汉字字型库的方法，并结合汉化ＭＷＤ随钻测量仪的系统软件说明了该技术的使用方法及效果。     

智能完井井下流量阀液压控制系统设计

智能完井系统通过对井下产层流体参数的监测和控制,可以实现多层合采、层间优化、单采等多生产模式的任意切换。目前提供智能完井服务的公司都推出了以液压驱动为主要控制形式的井下流量阀控制系统,并在油田生产中成功应用。结合智能完井的技术要求,提出了一套井下流量控制液压系统的设计方案,可实现井下多目的层的分层选择和控制,利用3条控制管线,即可实现目前油田生产所需的2～6层的开发需要,可以减少安装过程中连接穿越管线的繁琐工作,为智能完井配套工具的标准化提供了支持。     

随钻无线传输技术分析与比较

随钻无线传输方式主要有泥浆压力波、电磁波、声波3种。对3种传输方式的工作原理和影响信号传输的因素进行了分析和比较。泥浆脉冲传输方式深度适应强,但使用维护成本较高;电磁波传输方式受钻井介质影响小,可以用于气体、泡沫钻井,并能实现边堵漏边作业,且信号传输不依赖钻井介质循环,时效较高,但其传输衰减受地层电阻率影响较大,有些区块因信号衰减大无法完成全井段信号传输;声波传输方式不依赖钻井介质循环,可用于欠平衡钻井,且具有传输率高、受地层介质影响小的优势,但因信号衰减大,其传输深度受到限制。提高传输率与泥浆脉冲发生器的高温性能,增加电磁波转输方式和声波转输方式的传输深度是随钻无线传输技术的发展方向。     

去除随钻测量信号中噪声及干扰的新方法

由于受到钻井特殊条件的限制,井底和地面之间的随钻测量信号难以通过有线方式进行传输,目前工程中主要采用井液脉冲位置编码调制的无线传输方式.但是,由于泥浆压力、井深、泵压等信道传输特性会对信号造成影响,随钻测量中采集到的钻井液脉冲信号往往包含了各种噪声和干扰,直接影响地面信号解码结果的正确性.对钻井液脉冲脉位编码无线通信原理、噪声及干扰进行了分析,根据干扰与噪声的特点.采用线性滤波方法还原脉冲信号,又利用一种非线性"平顶消除"的方场采集的信号进行了处理.与线性滤波方法处理结果的综合对比表明,该方法能更有效地去除钻井泵噪声及其他干扰.现场应用结果表明,该方法对脉冲信号位置复原误差影响小,解码过程简单实用,具有误码率低、可靠性高等特点.     

钻井液压力正交相移键控信号沿定向井筒的传输特性

根据旋转阀的控制逻辑规则,利用门函数构成可变幅度逻辑控制脉冲序列函数,通过数学分析,结合通信原理,构成了钻井液压力正交相移键控（QPSK）信号数学模型,研究了QPSK信号的频谱特性及沿定向井钻柱内压力波的传播特性。根据声学理论,分析了压力波通过定向井造斜段钻柱的声学特征;通过建立沿定向井钻柱分布的信号强度表达式,针对水基钻井液,研究了信号载频、钻柱尺寸、钻井液特性和井眼轨道类型对信号传输的影响。数值计算和分析表明,使用QPSK调制方式,带宽内信号能量比较高,适合于频带传输;QPSK压力信号在传输中受钻井液黏度和含气率的影响较大,当钻井液含气率大于0.5%时,井眼轨道类型对信号传输的影响不可忽略,总井深相同时,浅垂直深井产生的信号损失大于大垂直深井。     

随钻测斜系统的数学模型分析及应用

随钻测斜仪在钻井现场中应用相当广泛。文章首先对随外事测斜仪所测参数进行定义，包括井斜角、方位角、高边工具面角及磁性工具面角，然后分析了一系列确定井眼参数的数学模型。这些数学模型在计算中利用随钻仪传感器数据，同时对传感器输出数据的数学修正进行了分析。     

空气钻井随钻监测技术及其应用

为解决现有录井监测系统不能满足空气钻井现场的需要,容易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,以井下燃爆监测成果为基础,应用UBD气体监测系统及其配套分析技术;通过多次在空气钻井现场监测服务,验证了该监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施空气钻井提供了技术保障。     

随钻测量（MWD）与地层评价在2000年的新进展

进入2000年,全球油气开采也进入了比较成熟的阶段,难度不断加大。国外各大测井公司也不断发展的测井技术,以MWD和地层评价技术为代表,把现代测井技术推向一个新的发展阶段,以勘探更加复杂的油气藏,增加油气储量与产量。文章即列出了其中一些具有代表性的仪器及其应用。     

Numerical modeling of DPSK pressure signals and their transmission characteristics in mud channels

A numerical model and transmission characteristic analysis of DPSK （differential phase shift keying） pressure signals in mud channels is introduced. With the control logic analysis of the rotary valve mud telemetry, a logical control signal is built from a Gate function sequence according to the binary symbols of transmitted data and a phase-shift function is obtained by integrating the logical control signal. A mathematical model of the DPSK pressure signal is built based on principles of communications by modulating carrier phase with the phase-shift function and a numerical simulation of the pressure wave is implemented with the mathematical model by MATLAB programming. Considering drillpipe pressure and drilling fluid temperature profile along drillpipes, the drillpipe of a vertical well is divided into a number of sections. With water-based drilling fluids, the impacts of travel distance, carrier frequency, drillpipe size, and drilling fluids on the signal transmission were studied by signal transmission characteristic analysis for all the sections. Numerical calculation results indicate that the influences of the viscosity of drilling fluids and volume fraction of gas in drilling fluids on the DPSK signal transmission are more notable than the others and the signal will distort in waveform with differential attenuations of the signal frequent component.     

随钻测量用MIMU信号处理

为提高随钻测量系统的姿态估计精度,克服传统算法对于非平稳信号处理的局限性,提出基于ARIMA模型的卡尔曼滤波算法。该算法采用时间序列分析方法,建立了随机漂移误差的ARIMA模型,根据实测数据的ACF和PACF,确定微机械陀螺仪模型的各个参数,利用卡尔曼滤波算法进行滤波处理。实验对模型的拟合残差均值与方差作了比较分析,通过卡尔曼滤波处理,ARIMA模型数据零偏减小了1个数量级,滤波方差相比传统AR模型减小了42%。所建立的ARIMA模型与传统时间序列方法建模相比,降低了模型预测误差,滤除MEMS陀螺仪随机漂移误差更为明显,模型对提高陀螺仪输出精度更为有效。     

随钻测量系统脉冲信号特征提取的多尺度方法

在钻井液随钻测量系统中,从接收信号中识别有效脉冲是地面系统正确解码的关键。文章引入多尺度小波分解方法分析钻井液信道噪声特性和信号特性的基础上,分别使用小波熵法和小波阈值滤波方法对含有多频泵噪声的脉冲信号进行基线波动修正及有用脉冲提取。结果表明,小波熵能够刻画钻井液脉冲信号能量分布的真实特征,而小波阈值滤波也是有效可行的MWD信号特征提取方法。通过工程实践的检验,文中的两种方法达到了检测率高、虚警率低的效果。