随钻泥浆脉冲遥传系统信道与同步研究

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测井技术顺应行业需求发展迅速,其中的随钻泥浆脉冲遥传系统逐渐成为主流。该技术利用电机控制定/转子开合从而控制泥浆液产生压力波信号,自井底向地面传播。井上的数据采集系统采集该信号,并将采样数据传送至实时解调系统,利用数字信号处理方法完成实时解码。  信道传输特性和信道模型是通信系统研究的基础,信道建模是后续理论研究的关键,所以本课题对泥浆信道进行了较为系统的研究,对实井泥浆信道的频率响应特性进行分析。采用相关法的信道估计方法,对信道做粗略的估计,得到了信道长度,对泥浆信道有一个基本的认识。  整套随钻泥浆脉冲遥传系统的核心是信号的调制与解调,而帧同步是解调过程中重要的步骤,用于获取信号的到达时间。本课题利用线性扫频信号(chirp)和m序列较好的自相关性完成同步方案的设计,然而在实际钻井现场实验时,同步环节存在大量的困难。包括固定阈值检测方案不能达到自适应要求,调制方式特性引起的压力波底压变化,多种因素影响引起的信号波形畸变,线性扫频信号在信道特性作用下产生的频率选择性衰减,诸多原因造成帧同步精度不够。本课题利用阈值检测算法以保证达到阈值设定的工程要求,通过截取泥浆实井的经信号处理后的线性扫频信号作为本地源相关匹配信号,调整m序列的窗口大小以解决同步精度的问题,并设立校验方案进行多路解码取最优解。  本课题旨在形成一套自主开发的随钻泥浆脉冲遥传系统产品,编写完成基于C语言的调制解调系统程序设计,可以选择两种调制方式、两种消噪方式,可以完成滤波、同步、匹配滤波、均衡判决等功能。为了达到实时解码输出的要求,依次进行了原理性和工程性验证实验。
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