柱状成层介质中倾斜线圈响应的模拟及其在电磁波传播随钻测量中的应用

基于解析表达方式模拟柱状成层介质中含倾斜线圈电磁波传播随钻测量仪器的响应,并采用递推矩阵算法求解。利用解析式分析金属钻铤、线圈倾角和井眼的影响规律,并对线圈系的径向探测特性进行分析。计算结果表明:无论线圈倾斜与否,金属钻铤对相位差和幅度比的影响均可看作恒定;无论地层电导率是高还是低,当发射线圈倾角为0°时,接收线圈倾角的变化对相位差没有明显影响,当发射线圈倾角不等于0°时,接收线圈倾角的变化对相位差和幅度比产生复杂的影响;井眼对具有不同倾角线圈系响应的影响程度不同,线圈系倾角为0°时影响最小;具有不同倾角线圈系的信号随侵入半径变化的规律存在差别,当发射线圈与接收线圈的倾角相同时接收信号随侵入半径变化的规律最复杂。     

基于DSP的井下用无刷直流电机控制系统设计

提出了一种面向井下应用的无刷直流电机控制器设计方案,使用高速数字信号处理器TMS320F2809作为主控制单元,整体系统由电源管理模块和电机控制模块组成,并采用增量式数字PID算法进行整流稳压控制和转速控制,最终实现利用井下涡轮发电机作为供电电源,同时通过CAN总线接受上位命令控制电机运动状态.对研制完成的井下无刷直流...     

钻井液连续波随钻测量系统设计及风洞模拟试验

针对目前随钻测量系统数据传输速率低及设计过程中试验难度大等问题,设计基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统,并对其进行风洞模拟试验.设计基于钻井液连续波的数字通信系统,采用多进制数字频率调制方式实现井下数据上传.随钻测量系统结构包括地面信号收发装置、井底信号收发装置以及数据传输通道3个部分,给出扇形和圆形两种转阀结构的设计方案.根据相似性原理设计风洞试验的模型结构,并对数据传输进行一系列风洞模拟试验.试验结果表明,基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统可以实现更高的数据传输速率,提高工作可靠性,同时增强对环境的适应能力.     

利用岩屑波速随钻检测地层可钻性及优选钻头类型

研制了随钻测量钻井岩屑声波速度的便携式钻屑波速测试系统，并对岩屑波速进行了测试，建立了岩屑波速与可钻性级值的关系模型。利用该模型，可随钻标定地层的可钻性级值。对数百只钻头的使用资料进行了统计分析，建立了钻头类型与地层可钻性级值的对应关系。根据地层可钻性的随钻标定结果及变化趋势，利用钻头类型与地层可钻性级值的对应关系，即可优选出适合于待钻井段的钻头类型。在DW-1井上进行了钻头优选现场试验，证明该方法是有效的。     

LWD随钻测量系统在古龙南-平20井中的应用

位于松辽盆地中央坳陷区齐家-古龙凹陷茂兴向斜斜坡部位的古龙南-平20井,其主力油层为PI3号层,砂岩厚度为2.5m,有效厚度为0.96m。若用常规井来开发将具有施工难度大、成本费用高、开发效果不明显等问题。为此,结合古龙南-平20井的设计与施工要点,采用水平井技术,配合应用LWD随钻测量系统对这个薄油层进行开发。该口水平井的平均油层钻遇率达到93.5%,原油产量大幅提高,经济效益非常显著。本文着重介绍LWD仪器的构成、传感器的性能、仪器的优势、施工的要求、采取的技术措施及LWD在古龙南-平20井中的成功应用。     

甚低频磁感应波智能钻杆信号传输系统性能分析

为实现有效的电磁波随钻测量,提出一种基于磁感应波的甚低频无线通信模型,并建立系统模型。通过系统的电流色散方程对系统带宽、传播能量等进行推导分析。针对磁感应波随钻测量系统中发生微变的参数,通过引入网络中相邻节点之间的传递因子和互感品质因数,建立了系统的传递方程。针对信号逐级传输过程中的谐振频率偏差损耗,增加连续可调电感进行频率补偿。最后搭建磁感应网络实验平台进行测试,结果表明信号在甚低频磁感应波智能钻杆系统中可以实现远距离的通信,当信噪比为-2 d B且保证通信速率为2 kbit/s时,通信距离可达1 800 m。     

随钻测量信道干扰滤除的一种新方法

介绍了模拟自适应陷波器(ANF)的原理、传送随钻测量(MWD)信号的泥浆信道的干扰特性及ANF取得参考信号的方法,并详细分析了在各种情况下用ANF滤除信道干扰所能得到的信噪比,用实验室模拟试验证实了这些理论分析的结果.     

井眼轨迹随钻测量中的测斜仪器不对中随机误差分析

为了更加准确地描述随钻测量时产生的井眼轨迹误差,利用误差分析方法对随钻测量时测量仪器与井眼轴线不重合所产生的误差进行了分析,并采用拉格朗日插值进行了计算.结果表明,这种不对中所引起的测量误差属于随机误差的范畴,该误差对井斜和方位测量结果的作用是相同的,且服从均匀分布.算例分析表明,这种随机误差相对于系统误差所造成的井眼位置的不确定范围要小得多.测点处的随机误差椭球的中心与测点之间的距离很近,但是,随着钻头尺寸与钻铤尺寸差别的增大,此距离增大,并且椭球的3个半轴也呈现相同的变化趋势.     

基于固态振动角速率传感器的方位测量及仿真

将战术级精度的固态振动角速率传感器应用于水平井随钻测量(MWD)中,克服了磁强计或传统测斜惯性仪表在小井径或套管井测量领域的局限性,同时与动调角速率传感器和光纤角速率传感器测井仪比较,在体积和抗冲击振动性方面有显著原理性优势。论证了该方案的可行性,对零位漂移和温度等限制导航精度的因素进行了分析,并分别提出了相应的补偿算法。所设计的试验样机方位角测量精度达到MWD要求,并具有体积小、成本低、性能稳定的特点,具有完全实用的工程应用价值。     

随钻测量中连续波动信息解调技术研究与实现

为了解决随钻测量系统连续波动信息传输问题,设计了一种连续波动信号2DPSK解调方案.分析了随钻测量系统传输特性并建立了数学模型.根据随钻测量系统信息传递特性,对一系列连续信号调制技术进行了分析比较,得出2DPSK信号更加适用于井下连续波动信息的调制.对井下噪声干扰类型与来源进行分析,确定了利用数字滤波器算法实现连续波动信息解调系统的去噪.根据以上分析,提出了MWD的2DPSK解调系统的硬件实现方案,并利用FPGA对连续波动信息实现了解调.解调结果表明,在白噪声信道下,解调系统可以准确恢复出发送端的调制数据,具有一定的适用性.