导向钻井下传信号Haar提升小波去噪研究

针对导向钻井下行通信中信号传输存在多种噪声的问题,提出了一种基于多尺度Haar小波提升变换的信号去噪方法;在分析变钻井液排量下行通信信号传输噪声特点的基础上,给出了Haar小波的提升变换方案、信号去噪的原理及实现步骤,利用Haar多尺度提升小波变换实现了对井下接收的由排量变化三降三升过程构成的下传信号的去噪处理;对比实验结果表明,该方法既能有效滤除噪声,又能保持钻井液排量三降三升变化过程构成的下传信号其脉冲沿的位置和脉宽不失真,保证了对下传信号的有效识别。     

基于井下涡轮电机的导向钻井工具下传指令接收软件设计

设计了指令接收软件,使井下导向工具检测与识别下传控制指令,完成井下指令信息的接收,实现下行通讯;下行通讯选用钻井液脉冲法传递信息,采甩泥浆脉冲的三降三升传送控制指令代码,在井下采用涡轮电机作为信息的接收装置;指令接收软件所作的数据处理有:对电机输出电压的阈值进行判断,对泥浆传输中的各种干扰进行剔除,对内部脉冲进行计数以实现脉宽计时,并对脉宽计时值进行处理以最终得到控制指令字;当接收的电压脉冲信号的脉宽为T、T、T、T、2T时,解释得到的控制指令代码为11112;实验证明,应用此指令接收软件能正确地为井下工具接收地面监控命令,解决从地面向井下的数据传输问题.     

井下三轴振动信号同步采集与大容量存储系统设计

随钻三轴振动信号同步采集和大容量数据实时存储一直是钻井工程中的难点。设计一种基于AD7980级联的三轴振动信号同步采集电路,以M25P64作为基本存储器,采用SPI总线硬件扩容与软件压缩相结合的方法实现了井下大容量数据存储。试验结果表明,该设计能够满足在井下200 h不间断情况下三轴振动信号同步采集和数据存储实际需要。     

基于大数据的钻井液优化设计研究

钻井液在油气钻井工程中起着十分重要的作用,为保证钻井工程的顺利进行,必须进行钻井液的优化设计。本文研究了将油气钻井工程中的相关数据（地层的地质资料及油气井开采的有关信息）进行归类采集,通过数据分析、人工智能等技术手段,结合计算机算法,对钻井液体系进行了优化设计,并形成相应的设计软件。该软件可以实现地层类型、井的类别、钻井液体系、钻井液性能与钻井液配方等各模块信息的有机融合,为安全、科学和高效钻井提供技术支持。     

基于COMSOL的钻井液面声波反射特性的研究

在钻井过程中,钻井液通过地面循环与井下循环,及时地把钻屑带到地面上来,从而保证钻井过程的连续进行,并保障各项安全。若未及时检测到井下泥浆状况,将会发生井漏或井涌甚至井喷事故,造成财产和和人员损失。因此,预警和实时监测泥浆变化情况,对了解和监控溢流井涌等异常工况,对井控安全十分重要。基于声波的液位检测的基本理论,选取COMSOL多物理场有限元软件中的压力声学瞬态模块,构建钻井作业时泥浆循环过程的三维模型,通过监测泥浆的液面变化情况,研究声波在井下传播时的产生的回波信号的机理和特征,为信号自适应识别液位计算液面深度提供理论依据,为设计测量仪器提供支撑依据。     

基于CPLD+LVPECL可调窄脉冲发生器的设计与实现

采用CPLD和具有速度极快的LVPECL门电路来实现脉宽可调的窄脉冲信号。利用CPLD提供的10 MHz激励信号和对延时芯片进行写延时控制字来产生所需脉宽。测试结果表明,该可调窄脉冲发生器能产生500 ps～20 ns范围内的脉宽可调、幅度约为400 mV的脉冲信号。     

基于PIC单片机的随钻声波测井仪电源管理设计

为了保证随钻声波测井仪在井下长时间高效率工作,需要对电源管理板进行高效管理。根据随钻声波测井仪电子系统的供电特点设计了电源管理控制电路,低功耗微处理器PIC单片机根据随钻测量系统的指令对电源电路开关阵列进行控制,通过CAN-UART对主控板进行工作参数下发,利用实时钟电路提供的时间信息完成对井深和井下存储数据的映射,实现对随钻测井仪间歇式定时工作目的。实验测试结果表明,电源控制电路功耗为0.116 W,开关通断时间为微秒级,输出电压稳定。经实际应用满足了随钻声波测井仪的实际工作需求。     

基于神经网络专家系统的钻井事故诊断

结合石油钻井工程的实际情况,依据钻井过程的监测参数,设计了利用神经网络进行知识获取、专家系统进行事故诊断的钻井工程事故智能诊断系统。通过神经网络对钻井复杂问题实例的不断学习训练,获得用于智能诊断的知识,完成对事故发生可能性的初步诊断。经过专家系统的进一步启发式反向推理验证事故是否存在,给出最后确诊,以此监控钻井参数,指导钻井参数调整的实施。应用实例结果表明,该智能诊断系统应用于钻井事故诊断是有效的,对减少钻井事故的发生与发展具有重大的实际应用价值。     

基于支持向量机的水基钻井液配方优化设计

合理的钻井液配方是保证钻井工程能够顺利完成的必要条件,因此钻井液配方的优化设计已成为钻井工程中一个十分关注的问题。基于支持向量机建立通过钻井液性能参数反算处理剂加量的模型,即在给定钻井液性能参数的情况下,利用此模型反推各种处理的加量以达到优化钻井液配方的目的。根据某油田常用的强抑制性水基钻井液性能为要求,利用该模型计算出钻井液配方,将这些配方进行实验验证,实验结果表明,支持向量机计算出的7组配方中有5组符合该油田所使用的钻井液性能要求,模型仅经过一次训练正确率达到71.4%。该模型对钻井液的室内评价实验具有指导作用,能缩小实验时处理剂加量范围,减少实验工作量。     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。