基于自适应滤波的钻井液连续压力波信号噪声抑制

根据钻井液连续压力波信号频带传输特性及自适应滤波器数学原理,针对钻井液连续压力波信号的宽带特征,基于钻井液压力相移键控（PSK）信号数学模型,以最小均方误差（LMS）为评价标准构建自适应滤波器算法,从理论上研究了采用自适应滤波方法实现钻井液连续压力波信号噪声消除及信号重构的可行性。建立了以载波信号作为输入及含噪声井下信号为期望输入的适于宽带信号处理的自适应滤波器结构及数学模型,在自适应控制算法作用下,通过自适应地调整滤波器权系数,以载波延迟采样值的加权线性叠加来逼近井下连续压力波信号;通过建立滤波器权系数的自适应控制算法,分析了滤波器的自适应步长因子对重构信号信噪比及失真度的影响。数值计算及仿真结果表明,基于该数学模型的自适应滤波器可以有效消除进入信号频带的各种随机噪声并实现钻井液压力相移键控信号的重构,通过合理选择自适应步长因子可以降低重构信号的波形失真度,获得较高质量的重构信号。     

基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率测量装置

电阻率随钻测量装置通常应用于实时对地层的评价,它采集到的反映电阻率信息的电信号含有大量的噪音成分,很难精确地反映出地层的电阻率信息。基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置,由于采用随钻的测量方式,能实时在第一时间测量到地层电阻率信息。通过小波包分解和信息熵最优小波树重构等算法,来对侧向电阻率、钻头电阻率以及方位电阻率测量的数据进行高精度降噪处理,提高了电阻率测量的准确性和可靠性。     

基于电磁随钻测量系统的功率自适应分配方法研究

提出一种功率自适应分配方法,在不同地层、不同深度条件下采用不同发射功率,从而延长仪器连续工作时间.通过分析电磁信号在地层中的衰减规律,利用电流与工作深度和地层参数的关系,建立单一地层和多地层结构功率调度的数学模型,并给出井下调度参数获取的方法.最后对采用固定发射功率策略和自适应功率分配策略下的功耗进行仿真设计,比较它们在不同条件(深度、频率)下的最大工作时间.仿真结果分析表明,使用自适应调度策略大幅度节省功率,延长仪器将近40%连续工作的时间.     

自动垂直钻具井下流场特性研究

自动垂直钻井系统在工作中,导向活套与钻杆要有一个相对转速。导向活套在与钻杆连接轴承的摩擦转矩的作用下而随钻杆转动,而井下返程泥浆在通过活套时也会产生阻碍活套转动的反向扭矩,该反向扭矩是保证活套与钻杆存在相对转速的一个关键因素。利用FLUENT软件包对活套井下泥浆流场进行建模仿真,揭示了泥浆通过活套时的流动特性。计算结果表明泥浆对活套的反向扭矩取决于泥浆的流量、活套转速等多种因素,且只要钻杆转速超过平衡钻杆与活套的摩擦转矩的临界转速,该反向扭矩就可以使活套与钻杆间产生相应的转速差。     

旋转导向钻井工具系统的研究及应用

总结了国家863课题“旋转导向三维可控钻井技术研究”的研究工作进展及其在现场试验情况，根据旋转导向钻井技术方面的技术特点，开展了旋转导向偏心工具及导向机构、钻井液脉冲器，井下测量数据传输技术，随钻地质参数测量技术，井下钻井工程参数测量技术4个方面的关键技术研究，研制出了旋转导向钻井工具系统。通过室内模拟试验，验证了该工具系统设计原理的合理性。陆地和海上油田的钻井试验表明，在井斜约60°的大斜度稳斜井段，井斜控制和方位控制都满足控制要求；采用旋转导向钻具组合提高了钻压，最高钻压可达240 kN。为“十一五”期间旋转导向钻井工具系统的进一步完善和应用奠定了坚实的工程化基础。     

自动垂直钻具井下流场特性研究

自动垂直钻井系统在工作中,导向活套与钻杆要有一个相对转速。导向活套在与钻杆连接轴承的摩擦转矩的作用下而随钻杆转动,而井下返程泥浆在通过活套时也会产生阻碍活套转动的反向扭矩,该反向扭矩是保证活套与钻杆存在相对转速的一个关键因素。利用FLUENT软件包对活套井下泥浆流场进行建模仿真,揭示了泥浆通过活套时的流动特性。计算结果表明泥浆对活套的反向扭矩取决于泥浆的流量、活套转速等多种因素,且只要钻杆转速超过平衡钻杆与活套的摩擦转矩的临界转速,该反向扭矩就可以使活套与钻杆间产生相应的转速差。     

DREMWD电磁波随钻测量系统及现场应用

电磁波随钻测量传输技术作为石油勘探开发领域的一项新技术,具有信号传输速率高、不受钻井液介质影响、成本低等特点。文中简要地介绍了电磁波传输技术的特点并提出了构成电磁波随钻测量系统的关键模块,描述了钻井工程技术研究院自主研发的无线电磁波随钻测量工具DREMWD的工作原理及系统组成,同时为检验DREMWD系统工具的工作性能,分别在定向井与水平井进行了现场应用,在使用中,DREMWD较高的数据传输速率及传输稳定性节约了随钻时间,配置有动态方位伽马钻铤短节的工具在煤层气水平导向应用中对于判断煤层边界优势显著。     

恒工具面角井眼轨道设计模型及求解方法

恒工具面角曲线是一种典型的井眼轨道设计模型组件,计算复杂,设计求解难度大。现有模型缺乏一般性,且求解模式单一,为此提出两种典型的恒工具面角井眼轨道设计模型,并寻求灵活、有效的求解方法。针对定向井和水平井一般设计问题,构建了单、双恒工具面角曲线与直线组合两种典型设计模型,探讨了多种设计变量求解方法。通过合理确定设计变量初值,采用拟牛顿数值求解方法,精确、快速、灵活地求解了这两种设计模型。算例应用结果表明,两种典型轨道设计模型及其求解方法合理、有效,可用于定向井和水平井轨道设计。     

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.     

基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置

岩石的电阻率与岩性、储油物性和含油性有着密切的关系。基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置,由于采用随钻的测量方式,能实时在第一时间测量到地层电阻率信息。并且通过小波包最优小波树信号提取等算法,可用来对侧向电阻率、钻头电阻率以及方位电阻率进行高精度测量。