石油工程准周期性振动信号的新处理方法

介绍了一种用于处理准周期振动信号的新方法。该方法根据信号的自相关特征将信号按基元分段,通过时域一致化和聚类处理确定相同的信号成分。在此基础上,采用最优频率匹配法提取分段、分类后的基元信号,或基元子信号的特征参数。通过对分段同类信号的最优匹配抽取计算,实现典型信号与噪声的合理分离。利用该方法对采用多通道声振测量方法采集井场机械设备的振动信号和同步声信号进行了处理,提取了柴油发动机气缸盖、三缸单作用钻井泵和牙轮钻头振动特征参数,并从同类分段信号中提取到了各类基元信号中的典型振动信号,从而为进一步提取信号内部的各种信息、实现信号的模型化创造了条件。

面向故障诊断的钻井泵动力学系统仿真分析

钻井泵是石油钻井的核心设备,其状态正常与否直接影响钻井作业的顺利进行。通过建立系统的钻井泵动力端和液力端动力学模型,并编制软件实现了钻井泵动力学的系统仿真。利用该仿真软件全面分析了缸套泄漏、吸入阀与排出阀故障、连接件松动、弹簧失效等单一故障,以及这些故障的不同组合下,钻井泵运动参数的变化规律;结合钻井泵振动信号的基元分段处理,完成了钻井泵运动参数的统计分析,创建数据库实现了这些故障特征信息的日常维护与管理。研究表明,通过信号处理一般只能进行有限故障的定性识别,而采用基于仿真模型的钻井泵故障诊断方法可以为钻井泵运行状态的系统检测与各种故障的定量化诊断提供可靠的途径和手段。

井漏处理系统应用软件的开发

在综合应用多种理论技术和多学科交叉的基础上编制了一个井漏处理系统应用软件。该软件采用系统模拟分析技术 ,通过建立渗漏问题多相流方程的数值计算模型和裂缝在流体压力作用下张开延伸的 PK与 PKN模型 ,实现了渗漏和裂缝漏失的动态模拟计算。其功能包括钻井井漏设计、现场处理分析和完钻数据处理 ,具有效率高、精度好、适应性强等优点 ,并在中原油田得到了初步应用。该软件采用 Power Builder语言开发 ,同时具备数据库管理和工程设计计算能力 ,结合模块化设计方法、菜单驱动和多文档管理窗口技术 ,并将处理结果以文本文件、各类数据库和图形等多种形式输出或打印 ,使用十分方便。

数据库技术在井间声波探测工程中的应用

针对目前数据库与工程软件相互分离的现状,探讨了如何在工程实践中创建数据库,实现数据库和工程设计应用软件的有机结合,并对快速高效开发相应的管理应用软件方面提出了一点看法。同时以新桥硫铁矿为例,详细介绍了井间声波层析成像数据库,以及数据库管理系统应用软件的开发逻辑和研制过程。

分级技术在矿山信息管理系统中的应用与实践

提出了数据库分级设计技术的思想 ,介绍了使用该技术常见的 4种情况 ,以及采用数据库分级设计后在管理应用软件研制开发时需要采用的相关技巧。实践表明 ,数据库和管理软件的分级设计技术的应用 ,可以极大地提高数据库信息管理系统的适应能力和通用性。降低开发成本 ,缩短研制周期。

模式滤波法分离井场振动信号的应用实践

采用新的工程信号分离处理方法—模式滤波法,研究钻井井场振动信号的分离,获得钻井泵、牙轮钻头和PDC钻头工作时钻柱顶部振动信号。该方法在工程信号的分离处理中具有良好的应用前景。

钻柱黏滑振动动力学研究

以四自由度钻柱动力学方程为基础,结合钻头–岩石的相互作用规律,分析了钻柱在直井眼内的动力学特征,研发了多自由度钻柱粘滑振动仿真软件。利用该软件开展了钻柱动力学行为影响的单因素分析,得出了管柱、钻头和转盘的刚度与转动惯量,以及钻压、转速等对钻柱动力学行为的影响规律,获得了钻柱运动的4种状态特征。通过对实际钻柱动力学参数的仿真分析,表明钻杆越长,钻铤越短,钻柱越容易处于黏滑振动状态。另外,改变钻柱的内外直径不可能有效抑制黏滑振动。研究成果对现场钻井作业具有非常实用的指导意义。

基于自相关分析的离心泵振动信号的分段方法

离心泵是石油工程领域重要的设备之一。分析离心泵运行过程的振动信号、提取反映设备运行状态的有用信息是目前的研究热点。以自吸空调泵为试验研究对象,采集不同负载下该泵运行的振动信息,运用小波去噪与自相关性分析进行振动信号的分段处理,并结合分段平均周期图与功率谱估计方法,提取相应特征。研究表明,采用自相关方法可以对离心泵的振动信号进行合理分段,获得完整的周期信号,从而有效防止了信号信息的混叠与缺失,为信号的特征提取、识别提供了便利。

应用模糊理论诊断判别有杆抽油井示功图

有杆抽油井示功图的准确诊断识别 ,可以大大地提高油井产量和作业效率。将示功图数据由时域表示 ,经过傅氏级数变换转换到频域形式。通过对不同示功图傅氏系数的对比研究 ,找出了示功图形状、位置等与傅氏系数之间的关系。在此基础上按傅氏系数a0 、ai、bi三种情况分别建立实测和标准示功图之间欧氏距离的隶属函数关系式 ,结合模糊综合评判方法实现了有杆抽油井示功图快速准确的识别和分类 。

钻井渗漏问题的数值模拟分析预测技术

通过研究某油田调整井井漏资料 ,对各种可能的研究井漏方法进行了探索分析之后 ,采用多孔介质中的多相流规律、数值计算方法和系统模拟技术来分析预测渗透性井漏问题 ,获得了理想的效果 ,并开发了相应的系统计算软件。该方法的正演模拟可以实现井漏动态的预测和计算 ,反演模拟可以实现地层渗透率和地层压力的求取。这一应用软件采用 Power Builder语言开发 ,具有效率高、精度好。

采用最优频率匹配法实现信号的频段滤波处理

介绍采用最优频率匹配法进行频段滤波的基本原理,通过实际声波的信号分离,考察分离后信号的声音效果,验证了最优频率匹配法的合理性与完整性,并将该方法成功地应用于某矿区井间声波成析成像信号的滤波处理。在此基础上,比较了该方法与常规滤波方法的异同;指出了它们之间的主要差别在于匹配滤波能够从整体上保持分离后信号的协调和各自的独立性,滤波后能够获得比较完整的频段信号和匹配滤波信号;匹配滤波与常规滤波的数值差异主要表现在滤波信号的两端。通过对声波CT信号的匹配滤波处理,实现了该矿区噪声信号的分类,提取了相应的特征参数。这些工作的开展为以后科学合理地进行信号分离,以及信号与噪声的定量化处理创造了条件。

矿山企业信息体系结构的研究与探讨

分析了矿山企业信息系统的认识现状,研究探讨了它的组成和层次结构体系。通过明确网络通信技术与企业进化知识网络的地位、作用,以及数据库的分类设计,对矿山企业信息系统进行了具体的构思设计和完善。建立在企业事务概念的基础上,指出可以应用信息论和控制论,按企业事务的方式进行企业日常活动的组织管理,以及矿山企业信息模型和数据库的设计。

用最优频率匹配法提取地层层析噪声和去噪处理

在地震勘探和工程物探领域 ,去噪是一件非常困难但又非常必要的工作。本文介绍了一种求取信号真实频率及其组合的新方法———最优频率匹配法的原理 ,以及采用该方法求取信号最优频率的计算逻辑过程。在采用信号叠加和不叠加两种情况下 ,分别计算得到了某矿区井间声波层析成像信号噪声的最优匹配频率组合 ,在此基础上实现了信号的去噪处理 ,并对处理结果进行了比较分析 ,指出了叠加处理的某些不当之处。结果表明 ,采用最优频率匹配法可以很好地实现信噪之间的合理分离 。

检测识别钻井泵冲击振动信号的新方法

实现各种信号成分的合理分离,从强噪声干扰中检测提取有用的弱信号一直是信号处理领域所追求的目标之一。介绍一种简单、实用的高低频信号分离方法——信号的平滑滤波处理。采用该方法可以将钻井泵实测振动信号的高频撞击、冲摩、松动和泄漏等信号成分,快速有效地从强噪声背景中分离出来。测试表明,这是一种非常合理、完整的信号分离方法,所得的分离信号真实反映了钻井泵运转过程中所经历的各种振动。结合振动信号的基元分段处理、频谱分析和信号的音频测试技术,实现了钻井泵振动信号成分的分离、分类和识别处理,为钻井泵故障诊断提供了极大的便利。

采用最优频率匹配法处理信号

通过比较目前进行声波CT信号信噪分离所使用的许多方法及特点,指出了快速傅里叶变换(FFT)的局限性,研究了周期性问题的数值计算特点;采用最优化理论分析了信号本身各种频率成分优化搜索与计算的可能性,在此基础上提出最优匹配频率的概念和计算方法,研究了最优频率匹配法计算结果的规律性,并将该方法应用于某矿区声波CT信号特征参数的提取和信噪分离.

钻井工程课程设计辅助教学系统的开发

如何将计算机引入石油工程课程设计教学环节之中,是一个重要而且亟待解决的问题。本文建立了"任务驱动、合作学习、目标分解、阶段考核"为特色的钻井工程课程设计体系,以典型设计案例为参照,将信息管理系统技术和工程计算技术相结合,研制开发了一个面向对象的钻井工程课程设计辅助教学系统。实践表明,该系统的应用可以减轻教师的辅导工作量,提高学生自主学习的积极性,增强开展钻井工程课程设计的主动性,可以方便学生收集资料、整理数据,同时减少手工计算的工作量,有助于提高学生的学习效率,培养学生的设计能力。

钻井泵泵阀运动特性的系统分析

通过研究钻井泵泵阀运动的基本规律,构造了在排出阀、吸入阀联动作用下单缸套泵阀运动数学模型,实现了单缸套泵阀运动过程中动力学特性的系统描述。建立了钻井泵泵阀仿真流程和逻辑运行框图,采用Delph i语言实现了单缸套泵阀运动的系统仿真。仿真研究表明,泵阀的运动特性与阀盘结构、缸套结构、钻井液性能、曲轴转速等参数之间存在非常密切的联系。

车刀振动信号研究及磨损工况的识别

采集车刀切削过程中的振动信号,对其进行时域与频谱分析,找出影响振动信号的主要因素。采用信号的模式滤波法将车刀振动信号分解为一系列子波信号,研究不同工况下车刀子波参数分布的差异性,结合数字化音频技术实现了子波的分类、分离与识别处理,并最终将这些子波在β2-α特征平面内划分为17个不同的区域,获得了每个特征区域子波参数分布与车刀工况之间的联系。在此基础上开展了不同工况特征区域车刀振动子波参数变化规律的研究。研究表明:同类及不同类子波参数之间存在着很强的关联性;通过引入同伴、竞争等关系,获得了这些参数彼此间的消长变化规律,以及这些变化与车刀磨损工况之间的联系,从而为定量化识别车刀工况创造了条件。

工频干扰振动信号的建模与分离处理

针对钻井泵振动测试过程中遇到的工频干扰,采用信号的基元分段方法进行测试信号的合理分段处理,结合最优频率匹配法实现分段后干扰信号的建模分析。在此基础上提出振动信号的匹配滤波法,实现干扰信号与钻井泵振动信号的匹配滤波分离。实践表明,最优频率匹配法可以实现各种信号的数学建模,是一种通用性的信号建模处理有效的新方法,而且建立在该方法基础上的匹配滤波法也可以较为完整、合理地分离各种时、频域混叠信号,是一种适应性强的信号滤波处理新方法。

利用齿轮传动系统振动信号时域参数预测系统工况的研究

以齿轮传动系统为研究对象,用多通道振动采集仪采集得到不同工况和工作参数下设备的振动信号,采用高阶平滑方法合理分离了各种频率成分的振动信号,并对分离后的信号进行基元分段处理,以及对分段信号的时域参数进行了统计。研究表明,采用时域双参数和多参数空间分布描述能够更加稳定、可靠地反映齿轮系统的运动状态,获得较为稳健的时域参数量化关系表达式。在此基础上也较为准确地实现了系统工况的识别与齿轮工作参数的预测。