基于改进GPC-PID算法的自动灌浆控制系统研究

针对目前自动灌浆技术存在布线不合理、灌浆不及时、仍依靠人工监测泥浆液位来判断钻井异常等问题,提出一种基于改进GPC-PID算法的自动灌浆控制系统。该系统运用Zig Bee无线传感器网络技术和网络控制技术对灌浆过程中的泥浆液位信息进行在线检测以实现自动灌浆控制和异常报警。设计了检测网络中的智能液位采集节点,并采用改进的GPC-PID算法,使控制器能够通过在线调整PID控制参数,从而实现泥浆的精确灌注使井口液位保持在正常范围内以平衡井内压力,保证钻井安全。仿真实验结果表明,改进GPC-PID算法比传统PID算法具有更好的控制品质。     

基于声波信号的水平井钻采控制技术

水平井是一种特殊的油井,特点是井眼轨迹多样、井内流体流动状态多变,采用常规钻采控制技术无法有效进行水平井钻采作业.基于声波信号的控制技术对水平井井下环境和介质没有特殊要求,能够实现地面与井下之间的无线信号传输及控制,建立起人井对话平台,长期实时监测水平井钻采动态数据,及时调整钻井的分段和换层,实现了水平井钻采控制自动化和智能化.     

基于PIC18F4680单片机的动态小压力微弱信号检测

采用泥浆压力传输开关信号,是石油钻井探测过程中地面与几千米井下少有的信号传输方式之一,但井下由于压力产生信号变动为毫伏级微小信号,再结合井下高达150℃高温及高震动、强干扰的恶劣环境,这使得有用信号的可靠稳定采集成为难题.针对该问题,以PIC 18 F4680单片机为平台,采用硬件滤波初步排除强干扰信号和软件卡尔曼滤波进一步精确提取有用信号相结合的方式实现井下钻井小压力信号的检测.给出了硬件平台及硬件滤波的详细设计方法,描述了软件卡尔曼滤波应用于压力小信号处理的实现方法,并通过仿真及现场验证证明其可靠性,而且性能超过国外同类技术.     

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置设计

深水表层钻井随钻压力与温度监测装置是监测深水表层钻井过程中井底当量循环密度（ECD）和循环温度的重要工具。通过深水表层钻井随钻压力与温度监测装置,现场技术人员可以实时掌握井下环空压力、钻柱内压和温度等工程参数,进而了解和分析井下工况,为深水表层钻井作业和动态压井钻井技术提供指导。设计的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置以ARM为核心,利用数据采集技术和通信技术,实现了随钻压力与温度的采集传输。完成的深水表层钻井随钻压力与温度监测装置具有体积小、功耗低、抗振动和抗高温和低温的优点。监测装置已经在我国南海第一口深水井LW6—1—1井的领眼井中成功进行应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下的机械强度、稳定性、可靠性,测量得的数据能真实反映钻井工况。     

钻井井场泥浆池液位自动监测系统设计

首先对钻井井场泥浆池液位自动监测系统进行了总体结构设计,然后以STC单片机为主控制器,通过GPS卫星定位器进行井场位置定位,利用温度监测模块对环境温度进行实时测量,另外通过液位监测模块实时监控泥浆池液位的高度值,出现异常情况时,及时报警.所有数据信息通过GPRS通信模块实时传至控制中心,由此实现泥浆池液位监测功能.     

钻井燃油罐液位自动监测系统

首先对钻井燃油罐液位自动监测系统进行了总体结构设计,然后以STC单片机为主控制器,通过GPS卫星定位器进行井场位置定位,利用温度监测模块对各个箱体的温度进行实时测量,另外通过液位监测模块实时监控油罐液位的高度值,出现异常情况时,及时报警.所有数据信息通过GPRS通讯模块实时传至控制中心,由此实现油罐液位监测功能.     

基于DDS技术的井下声波模拟器的实现

本文提出了基于DDS技术的针时SL-6000型测井系统声波井下仪的声波模拟器的实现方案。通过时DDS模块的相位控制实现时井下声波全波列信号的模拟．实现时声波井下仪的检测，方便了井下仪的维修。     

综采面采煤机位置连续监测系统

兖矿集团东滩煤矿采用计齿法和感应通信相结合的方法 ,实现了采煤机动态位置的实时连续监测 ,使地面的生产管理人员打开计算机就能够及时了解采煤机的运行情况。检测装置通过接近开关提供的采煤机牵引齿轮运行时产生的开关脉冲信号 ,完成采煤机运行状况的检测 ;主机通过对该信号的分析 ,可得到采煤机全部运行参数 ,如开、停、运行速度、运行方向及相对位置等。在完成检测后 ,主机将数据传送给井下中心站及地面调度室。检测装置与中心站采用无线感应式通信 ,发送数据由通信电路调制成 1个字频发射信号 ,通过无线耦合到采煤机动力电缆上 ,完成…     

海底泥浆举升钻井系统控制仿真研究

为解决深水钻井面临的复杂井控问题,根据海底泥浆举升钻井系统的基本结构及工作原理,建立一个由变频器、电机、举升泵、泥浆循环管路组成的控制对象模型,结合控制对象为大惯性、非线性系统的特点,采用一种基于自适应模糊PID调节器的压力、转速双闭环控制策略,利用Matlab/Simulink软件构建系统仿真模型,分析结果表明,基于自适应模糊PID控制的压力、转速双闭环控制策略能够在海底泥浆举升钻井系统中取得很好的控制效果,使系统及时应对多种随机干扰。研究结果可为海底泥浆举升钻井控制提供参考。     

基于CAN总线的智能型井下压力传感器监测系统设计

套管阀是实施主过程欠平衡钻井的关键工具。结合胜利油田井下压力监测系统进行研究,设计并实现了一种基于CAN总线技术以超低功耗单片机MSP430为核心的具有温度补偿的智能型压力传感器监测系统,对井下的实时压力及温度信号进行实时采集,为井下套管阀开启提供保证。采用硬件补偿以及曲线拟合和牛顿插值法进行软件温度补偿,有效解决了由于温度变化对压力测量带来的影响;采用CAN总线及光电隔离等技术,抗干扰能力比较强,传输距离长,可达10km。通过实验证明,本系统实时性好,精度误差达0.75%,足以满足套管阀阀底压力监测系统研制要求。     

声波测井仪器测试系统的实现

本文提出了一套可以为声波测井仪器井下电路部分提供信号源和测试源的系统。该系统作为信号源时,根据当前仪器种类,由上位机软件传输对应的声波数据文本到该电路系统中,再由该系统控制D／A转换产生与该仪器对应的各种工作模式的声波波形信号。此信号可以作为声波仪器井下电路的信号源,替代井下测井仪器换能器部分的工作,使得井下仪器的调试能够更加安全和方便地进行。该系统作为测试源时,可以对井下仪器的发射换能器进行测试,同时也能够通过上位机软件控制前置通道板的增益。     

远程燃油自动监控系统

首先本文对钻井燃油流量和燃油罐液位自动监测系统进行总体结构设计,然后以STC单片机为主控制器,通过超声波流量计读取管道内流体瞬时流量和累计流量等相关参数,由GPS卫星定位器进行井场位置定位,利用温度监测系统对各个箱体的温度进行实时测量,另外通过液位监测模块实时监控油罐液位的高度值,出现异常情况时,及时报警。最后,由两个GPRS通讯模块将采集到的数据传输到控制中心管理系统通过上位机件进行实时显示,并且存入数据库,由此实现燃油流量和液位的自动监测功能。     

基于光电传感器的液位检测方法与装置

针对液位检测中液面气泡的干扰问题,提出一种基于双光电传感器和动态阈值的液位检测方法与装置。分析了该液位检测方法的基本原理,阐述了该光电液位检测装置的结构和测试过程。经过实验与数据分析,结果表明：该光电液位检测方法简单实用,具有较高的精度,在待测液体液面有大量气泡情况下检测精度仍可达0．2mm,特别适用于液面易产生气泡液体的液位检测。     

井下声波通讯信号的随机共振检测方法

针对旋转导向钻井技术中,稳定平台与随钻测量系统之间进行声波通讯时,通讯信号被强噪声干扰,使得信号幅频特性检测难度增大的问题,提出了一种利用随机共振检测声波通讯信号的新方法。通过进行短距离钻杆声波传输实验,研究声波传输特性,再分析微弱信号的随机共振检测原理,然后利用双稳态系统中,噪声能量可以提高待测信号传输能力这一特殊机制,构建声波通讯信号的随机共振检测系统并进行matlab仿真。仿真结果表明,随机共振系统可以检测到被噪声完全淹没的钻杆声波通讯信号的幅频特性。     

泥浆密度传感器

在石油勘探和测井中,现场处理和分析井下泥浆密度、压力、地质等参数,是实现科学和安全钻井、提高工效的有效方法.但我国目前使用的测井仪器多为舶来品,亟待国产化.据此,我们对预报井漏、井喷,判断井下异常现象的泥浆密度传感器进行了研制.1 工作原理及结构1.1 原理液体密度的测量,可根据密度与固定高度间压差的关系,通过差压式敏感元件测得压差值后,经规一化得到相应的密度值.     

基于混沌振子的高精度超声波液位检测

介绍了超声波液位检测原理,分析了容器内透射衰减式定点液位测量,提出了基于混沌振子的微弱信号检测,利用混沌系统对小信号的敏感性及对噪声的免疫力,使淹没在强噪声中的弱信号能够准确检测到,进一步提高了系统在噪声干扰情况下的稳定性。在实验的基础上改善了液位测量的精度,为油田钻井提供了方便。     

泥浆性能检测系统设计

设计一种利用微扭矩传感器配合旋转机构,检测泥浆流变性和润滑性,同时配合压力等系列传感器,检测泥浆压力梯度变化和酸碱性,实现快速检测泥浆各项参数.将复杂的实验室采样检测转化为现场的迅速测量,简化操作,及时反映泥浆性能变化,为混浆配浆提供直接参考,保证作业的安全高效.     

高温永置式井下数据采集系统设计

高温永置式井下数据采集系统是潜油电泵配套井下数据监测系统,能够实现对油井生产状态的实时监测,对采油系统的故障预测、提高潜油电泵运行效率、优化采油方案具有重要意义。为了使数据采集系统能够在井下高温环境中具备良好的可靠性,保证电子器件能够长期可靠运行,选用了高温电子元器件进行硬件电路设计,利用调理电路将采集信号调理为电路设计所需要的电压范围。为了实现井下多参数的检测,通过高温单片机程序控制模拟多路开关分时输出采样信号,并将信号通过电压电流转换电路转换成电流信号,利用三相电缆传输到地面,实现了地面对井下环境压力、环境温度、泵出口压力以及潜油电机绕组温度等参数的实时监测。通过对比分析井下、井上信号采集波形,井上采集的信号,得到井下采集数据的变化情况。模拟试验及现场应用表明,所设计系统能够满足潜油电泵实时监测相应数据的要求。     

气井出砂动态监测技术研究

在天然气开采过程中,气井出砂十分普遍,出砂会导致井下管柱,工具及地面设备加快磨损,严重时会使气井减产甚至停产。本文利用微振动信号检测方法对气井出砂的动态监测技术进行了研究,监测系统采用工控机为主控处理单元,通过检测砂粒碰撞地面输气管壁所产生的微振动信号并对信号进行滤波、放大和采集处理,根据出砂信号与出砂量之间关系的理论模型动态监测井口的累积含砂量,为防砂方案的制定提供数据支持。该系统在实验室条件下进行了模拟试验,试验结果表明系统能够对气体携砂情况进行动态监测。     

基于RFID技术的井下人员定位管理系统的应用

详细介绍了基于RFID技术的井下人员定位管理系统的工作原理及其在山西高河能源有限公司的应用情况。该系统能够将煤矿井下各个区域的人员动态分布情况及时、准确无误地反映到地面监控中心,使煤矿管理者能够随时了解当前井下人员的总数以及分布状况。实际应用表明,该系统运行稳定,实现了对井下作业人员的监测、查询、定位、跟踪管理,提高了矿井的抗灾能力,为矿井安全生产提供了重要保障。