随钻井下32位信号采集系统设计

为满足近钻头电阻率系统测量的需要,设计了一种32位高精度信号采集系统。该系统以内置DSP运算单元的高性能、低功耗的信号处理芯片和FPGA为控制器,进行信号的采集控制。实现了近钻头电阻率测量信号的采集数据转换功能。该系统采用的32位高精度信号采集芯片保证了信号采集的质量,并可稳定地工作在井下高温环境中。

基于GPRS的油田管道加热器远程监控系统

针对油田输油管道的配套加热设施比较分散,数据采集不及时,会导致故障发生时不能及时的预测、报警和处理等一系列的问题.本设计实现了一种将GPRS和嵌入式软硬件平台等技术融为一体的远程监控系统.该系统的远程数据传输采用了GPRS模块,在软件上采用无线数据传输与实时数据监控相结合,进行设备的实时在线管理.实现了管道加热器的状态参数检测和控制的自动化,提高了其监控管理水平.本系统所采用的GPRS无线网络数据传输有着比传统的有线监控数据传输方式稳定可靠、永远在线、价格低廉等诸多优势.

基于射频技术的温度无线数据采集系统

介绍了nRF905射频接收和发送的工作流程,从实际应用角度介绍了nRF905与单片机ATmega8组成的无线温度检测系统,并给出了硬件原理图和主要的软件设计流程.该系统适用于一般工业系统中的温度无线测量.

基于UC/OS-Ⅱ的串口与网口通信设计

串口通信和网口通信是嵌入式操作系统数据传输中常见的通讯方式,各有应用范畴和特点;而UC/OS-Ⅱ又是一个源代码公开的实时嵌入式操作系统。在介绍UC/OS-Ⅱ操作系统特点以及串口和网口通信协议规范的基础上,研究了网口和串口间数据互通传输问题。

水下目标的特征提取及识别

针对水下成像的特殊性以及成像环境的复杂性,构造了基于区域矩的仿射变换不变量,以克服水下不确定因素给目标识别带来的困难。此外针对传统的BP神经网络存在收敛速度慢以及容易陷入局部极小值的缺点,引入粒子群算法对神经网络的学习训练进行优化。为了验证所提方法的有效性,对四类水下目标进行了特征提取以及神经网络识别实验。结果表明改进后的神经网络收敛速度快,并且获得了较高的识别准确率。

出租车计价器辐射骚扰抑制技术的研究

本文基于国家电磁兼容标准(GB 9254-1998),提出了解决出租车计价器辐射骚扰严重超标问题的方案.基于电磁辐射干扰形成机理提出了3种抑制措施:1.晶体振荡器接地措施的改进;2.晶体振荡电路上增加阻容滤波电路;3.出租车通讯电缆的改进.实验结果表明,通过综合措施的改进计价器的辐射强度符合了国家标准的要求,使天津市32 000多辆出租车安装了绿色环保的计价器.

随钻井下动态参数测量系统

在勘探开发油气资源的工程中,经常需要近钻头处的各种工程参数,这些参数能够直观对的反应钻具在井下的实际情况,这些参数对于钻井作业工程中提高效率和优化工艺十分重要。因此设计了随钻井下动态参数测量系统,其能够通过各种传感器测量在井下钻井作业工程中的钻压、扭矩、环空水眼压力、温度和转速等重要的工程参数,并将其记录在井下存储器中。同时可以在需要的情况下从井下上传到地面平台,作为地面钻井作业操作人员钻井操作的依据,提高钻井作业的安全水平和效率。

基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率测量装置

电阻率随钻测量装置通常应用于实时对地层的评价,它采集到的反映电阻率信息的电信号含有大量的噪音成分,很难精确地反映出地层的电阻率信息。基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置,由于采用随钻的测量方式,能实时在第一时间测量到地层电阻率信息。通过小波包分解和信息熵最优小波树重构等算法,来对侧向电阻率、钻头电阻率以及方位电阻率测量的数据进行高精度降噪处理,提高了电阻率测量的准确性和可靠性。

随钻垂直地震剖面测量装置

为了对钻头前方地层地质进行预测,及时发现钻头前方地层岩性、裂缝和地层压力异常等情况,以指导钻进过程,避免钻井事故,研究了随钻地震勘探开发技术。该技术中的随钻垂直地震测量系统由地面检波器阵列、随钻垂直地震剖面测量装置和地面人工震源构成。介绍了随钻垂直地震剖面测量装置的原理、结构与电路系统。将随钻垂直地震剖面测量装置在华北油田石探1井进行试验,2支仪器各下1趟钻,入井2次,连续工作109 h,从井深900~1 400 m进行随钻地震信号测量,试验中该装置工作正常,测量数据完整。起钻后高速回放数据,并进行互相关信号处理后发现,该装置记录的地震信号符合地震波特征,能够反映该井段的地质结构。

随钻电磁波电阻率测量系统

随钻电磁波电阻率测井是钻井实时进行地层对比和评价最为有效的手段之一,它克服了常规电缆测井不能钻井实时获取测井信息的缺点,实现了对原状地层电阻率的高分辨率测量,是目前国内测井领域研究热点之一。随钻电磁波电阻率测量系统,由4发双收电磁波发射接收天线单元、硬件电路单元和嵌入式信号处理软件3部分组成,其以相位差检测方法为核心技术。其能真实准确的测量地层电阻率数据,能够测量冲洗带、过渡带及原状地层各个区域,为钻井地质导向提供了可靠的技术保障。

随钻自然伽马测量系统

地层自然伽马值反映了地层岩性的变化,设计了随钻自然伽马测量系统,可以测量出所钻地层自然伽马值,使钻井工程和石油地质人员能够准确地分析井下地质情况,并及时优化钻井设计和施工工艺,准确地钻达目的层。

随钻井下姿态测量系统

在随钻石油钻探时需要准确地了解钻具的姿态信息,通过对姿态信息的测量可以准确地掌握井眼的方位参数。随着近年来石油工业的发展,要求石油钻井技术采用精确的轨迹控制技术,适应定向井、水平井和大位移井等应用的需要。设计一种井下姿态测量系统,可以工作在随钻条件下,通过测量三轴陀螺仪、加速度计和磁阻传感器的信号并进行相应的算法处理,得到钻具在井下的姿态信息。

随钻中子地层孔隙度测量装置设计

随钻中子孔隙度测量可以测量岩层的孔隙度参数,用于寻找油(水)贮层,推断气层;还可以帮助确定其他如岩性,黏土含量,含水饱和度等地层参数,能在石油的勘探和开发过程中发挥重要作用;由于在高孔隙度地层含氢原子物质容易渗透,可通过向地层中发射中子,并测量地层产生的热中子方法来反应地层孔隙度,为此设计了一套随钻中子孔隙度测井装置和相关电路,通过下井实验,该装置可进行地层孔隙度的测量。

基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置

岩石的电阻率与岩性、储油物性和含油性有着密切的关系。基于小波包最优处理算法的近钻头电阻率随钻测量装置,由于采用随钻的测量方式,能实时在第一时间测量到地层电阻率信息。并且通过小波包最优小波树信号提取等算法,可用来对侧向电阻率、钻头电阻率以及方位电阻率进行高精度测量。

随钻仪器井下降温系统阻热性能研究

现有井下仪器采用的阻热技术都没有对阻热性能进行可靠的分析和定量的评价。鉴于此,以随钻仪器井下降温系统中的阻热技术为研究内容,建立了相应的物理模型,设计了阻热方案,阐述了阻热机理。基于传热学理论,建立了一维数学模型和三维数值模型,并通过一组参数得到了不同阻热方案和不同求解方法下的传热量,从而定量评价了降温系统的阻热性能。研究结果表明:一维解析解和三维数值解给出的阻热性能趋势一致,即采用真空和绝热材料组合的阻热方案,电路系统获取的传热量最低,阻热性能最好;一维解析解和三维数值解得到的传热量为同一数量级,明确了高温环境传递给电路系统热量的大小;一维解析解均小于相同条件下三维数值解,表明三维数值模型能更精确地反应实际传热量,更适用于对阻热性能的研究。研究成果可为随钻仪器井下降温系统的设计提供理论依据。

井下三轴振动信号同步采集与大容量存储系统设计

随钻三轴振动信号同步采集和大容量数据实时存储一直是钻井工程中的难点。设计一种基于AD7980级联的三轴振动信号同步采集电路,以M25P64作为基本存储器,采用SPI总线硬件扩容与软件压缩相结合的方法实现了井下大容量数据存储。试验结果表明,该设计能够满足在井下200 h不间断情况下三轴振动信号同步采集和数据存储实际需要。

基于随钻电阻率成像测井的数据压缩方法

随钻测井作业与钻井作业同步进行,在钻井液滤液还未侵入地层或者侵入井壁很浅时获得测井资料,能准确反映原状地层特征,油气储量评价准确。图像压缩是随钻电阻率测井实时成像的关键技术,通过分析多种图像压缩方法,发现小波编码适合随钻电阻率成像测井,在此基础上,分析嵌入式零树编码和多级树集合分裂编码2种小波变换算法,进行Matlab仿真。多级树集合分裂编码方法在50倍压缩率条件下,能够保持较高的图像质量,可满足随钻电阻率测井实时成像数据压缩需要。

随钻VSP测量中地震波场的数值模拟

随钻VSP技术是油气勘探新区获得突破,老区深入挖潜的关键技术。在不干扰正常钻井的前提下,井下VSP测量工具可接收地面震源激发的地震波信息。为了研究随钻VSP测量中的地震波场,介绍了随钻VSP测量系统组成及各部分功能,分析了其技术特点。利用格子法对一个理论地质体模型进行数值模拟,分别获得地表地震数据和VSP数据。对地表地震数据采用时间偏移算法进行处理,获得时间域地表地震剖面;对VSP数据进行处理获得校验炮时间,根据校验炮时间数据可在地震剖面上有效确定钻头位置。研究结果可为下一步研究相关算法提供重要依据。

随钻双侧向电阻率测量系统

由于双侧向测量的方式具有更好的聚焦能力,可以同时进行深浅两种探测深度的电阻率测量,因此其具有更强的分层能力,使得不同岩性的地质剖面更加清楚。为此设计了一套随钻双侧向电阻率测量系统,并进行了钻井实验。实验结果证明,该系统能对储层电阻率进行双侧向测量,能真实反映地层电阻率信息,可以提高随钻地质导向钻井系统的性能,提高油气田的钻遇率。

随钻中子伽马能谱测量系统

在勘探开发油气资源的工程中,划分地层岩性寻找气层划分油水界面和气水界面的重要手段是对储层伽马能谱测量和分析。而随钻中子伽马能谱测量方式实时性好、效率高,能够最大程度的降低钻井液对地层入侵的影响,更准确地反应出原状储层的性质。能使井眼轨迹保持在储层内,为地质导向钻井工程准确顺利施工提供重要测量参数。中子伽马能谱测量系统向储层发射中子束,并测量和分析中子与储层元素发生作用时产生的伽马能谱来确定地层的岩性。为此设计一套随钻中子伽马能谱测量系统,其可以提高地质导向钻井系统性能,提高油气储层钻遇率。