论文部分内容阅读
地下资源的勘探与开发,日益促进钻探技术的发展,其主要标志是钻井信息化和智能化,并向着自动化发展。未来钻井自动控制技术要以智能传感器采集静、动态信息为基础,同时发挥智能计算机的功能,再利用双向通讯传输技术来传输和反馈信息,达到闭环控制的目的。从而可以依据地质条件和油田开发要求使钻头自如地追踪并钻达有效的油藏目标。信号传输子系统作为井眼轨道自动控制的重要组成部分,是连接地面监控子系统和井下自动跟踪子系统的桥梁和纽带,它以深达数千米(甚至上万米)的井眼作为信号的传输通道,担负着对井下工况和参数的监测以及对井下自动跟踪子系统实施决策、干预等控制功能的双向通信任务。所以,信号传输子系统是实现井眼轨迹自动控制的关键技术,它直接关系到整个控制系统的成败。
随钻测量技术主要是用来监测井下工况,将井下相关数据上传至地面,它是信息从井下到地面的上行通道。本文的研究工作围绕建立液压脉冲信号传输模拟试验系统展开,力求通过此系统的构建为今后进一步研究随钻测量技术特别是信息的双向传输打下基础。论文共分为7个部分。
第一章主要叙述了本文的研究意义及选题依据,介绍了国内外随钻测量技术的研究现状和今后的发展方向,最后提出了本文的主要研究内容、研究方法和技术路线。
第二章是对随钻测量系统的概述。主要阐述了MWD系统按信息传输通道方式的分类及各自优缺点,介绍了电磁波式MWD系统的工作原理及其局限性。主要从工作原理、井下仪器、地面系统和脉冲发生器的三种类型这四个方面对泥浆脉冲式MWD系统进行了详细归纳。
第三章是对模拟试验系统的总体设计,将系统分为信号发送、液压回路和信号接收三个部分。信号发送部分主要通过设计发送界面、编制程序来完成数据的输入和传送,采用单片机系统来接收数据并对数据进行编码转换,将转换的电压脉冲发送给驱动器进而控制脉冲发生器工作;液压回路主要是构建液流通道,提供脉冲发生器工作的泥浆及信号传输的媒介;信号接收部分则是通过压力传感器检测到压力波并将其转换成相应的电信号,通过电缆传输给地面接口箱将信号处理,处理后的数据通过计算机解码系统转换成有意义的数据同时显示出来。
第四章和第五章是本文的重点,是系统的具体实现部分。第四章主要介绍了机械部分的设计工作。笔者设计了机械总体装配图,主要用于安装固定脉冲发生器,同时完成了液流进出口接头及配件的设计加工,最后从安全角度出发设计了固定支座。
第五章则是信号发送软硬件的设计内容。首先介绍了串口通信的相关理论,确定了信号发送端PC机与单片机的接口方式,然后采用VB编制了数据传送的程序;按照功能定义的内容完成了单片机系统的软硬件设计,将单片机系统分为MCU、电源供电、串行通讯、数据存储和信号输出等5个模块,并对各个模块进行了细化,完成了对数据的编码转换和信号输出,编制了相关程序。
第六章主要介绍了三个子系统的测试情况,其中,信号发送测试和钻井液通道都是成功的,能满足系统需求。信号接收测试结果不理想,针对这种情况,笔者从理论了分析了可能原因,并提出了改进意见。
第七章对论文的研究工作进行了总结,并提出了下一步研究工作的建议。