连续波钻井液脉冲发生器结构设计探讨

石油钻井过程中随钻测量的参数越来越多,为把这些参数快速有效地传至地面,研制一套高速率钻井液脉冲遥传系统势在必行。解释了钻井液脉冲发生器连续波发生机理,介绍了连续波钻井液脉冲发生器及发电机短节的基本组成、设计方案、基本结构、工作原理以及信号的编码与解码方式等。对研制连续波钻井液脉冲发生器具有一定的指导作用。

连续波钻井液脉冲发生器压力波波形优化研究

针对连续波钻井液脉冲发生器压力波波形半周期性差的问题,对连续波钻井液脉冲发生器压力波形进行了优化研究。研究结果表明:连续波钻井液脉冲发生器转子两侧压差曲线实际是转子两侧压力波相减得到的曲线,数值仿真得到的压力波曲线、压差曲线与压差计算模型得到的压差曲线三者具有相同的波形特征;利用压差计算模型对压差曲线进行优化,当初始相位角为12°,终止相位角为26°时,压差曲线波形基本实现标准正弦化;数值仿真计算对压差计算模型的结果进行了验证,在初始相位角为12°,终止相位角为26°下压力波波形基本实现标准正弦化。研究结果对连续波钻井液脉冲发生器的设计与现场应用具有指导意义。

连续波钻井液脉冲器边界反射机理数值仿真

目前,国内对高速率连续波技术地面水循环管线试验结果分析中,缺乏对下游管线边界反射干扰的理论分析。为此,建立了脉冲器与试验管线的数值仿真模型,以研究不同长度管线及工作频率下的压力波发生、反射过程。研究结果表明:转子旋转时,上、下游同时产生相位相反、幅值相等的膨胀波与压缩波;压力波在大气出口发生“软边界”反射,幅值相等、相位相反,而且反射波在转子处发生二次反射与透射,幅值减小、相位不变;发生波与反射波的时延为整数倍周期时,二者幅值翻倍,波形改善;时延为非整数倍周期时,二者幅值减小,波形甚至会严重畸变;地面试验下游管线设计推荐采用0 m出口管线。研究结果可为地面水循环试验压力波信号的频率选择以及管线设计提供理论指导。

连续波泥浆脉冲发生器阀口形状拓扑优化设计

连续波泥浆脉冲发生器的阀口形状与井下脉冲信号的质量密切相关,将直接影响到地面信息的解码效果。为了有效降低建立阀口形状与压力波关系时的复杂程度,结合连续体拓扑结构设计的思想,将阀口的设计区域转化成0-1拓扑结构,将阀口的旋转运动简化为矩阵平移运算;并通过基本几何形状组合设计阀口形状,以拓扑结构的0-1矩阵得出非遮挡区域的面积;建立任意阀口形状结构参数与过流面积、压力波的关系。经过案例分析,设计出内、外轮廓曲线的阀口形状。结果表明,阀口形状优化设计结果对应的压力波与标准的正弦波非常接近,相关系数达到98.2%,可以满足上传信号质量的需求,验证了该方法的可行性。

连续波钻井液脉冲器电流解耦控制器的研究

连续波钻井液脉冲器作为钻井液脉冲随钻测井技术中的最新技术,数据传输效率远高于目前广泛应用的正脉冲型钻井液脉冲远传系统,永磁同步电机(PMSM)作为连续波钻井液脉冲器转阀的驱动电机,其动态性能直接影响着井下信息的传输质量。针对井下温度变化造成的电机参数不匹配,导致电机控制性能降低的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的复合解耦控制方法。该方法将定子电阻压降、交叉耦合项、内部不确定干扰以及外部干扰等均视为扰动。利用扩张状态观测器对扰动进行实时观测,并将其补偿到电流控制器的输出端,从而实现系统的解耦控制,达到精准控制电流环的目的。仿真分析中,当电阻参数不匹配时,将复合解耦应用在电机的电流环控制中,可以有效提高永磁同步电机的动态性能,从而提高连续波钻井液脉冲器的信息传输质量。

连续波泥浆脉冲模拟信号发生器的设计与实现

信号频移、相移键控调制技术广泛地应用于连续波泥浆脉冲传输系统中,成为高速有效实现井下数据上传的重要技术手段。介绍了二进制频移键控和连续相位相移键控波形与代表码元的对应关系,给出了连续相位相移键控波形中不同相位波的产生方式以及调整波的频率特征,设计并实现了一种控制软件与基于微处理器和DDS波形发生芯片为核心单元的硬件电路相结合的频移、相移键控信号发生器,为后续的连续波泥浆脉冲数据传输系统的信号解调方法研究提供可靠的输入信号。该发生器设置灵活、扩展性强、频率精度高、电路结构简便,能方便快捷地产生任意所需的键控正弦波形。

泥浆脉冲连续波发生器研制

泥浆脉冲连续波井筒数据传输技术作为近年来新兴的数据传输技术,受到广泛的关注和研究。而泥浆脉冲连续波发生器是泥浆脉冲连续波传输技术的关键组成部分。就泥浆脉冲连续波发生器的工作原理、结构特点、影响传输速度的因素等方面进行了简要的介绍和分析。

节流口串联连续波信号发生器的冲蚀性能分析

针对现有的钻井液连续波信号发生器转阀存在易堵塞、节流口处流速高和冲蚀严重的问题,根据液压流体力学的基本原理,将连续波信号发生器的转阀设计为多个节流口串联结构。该种结构可以在获得足够信号幅值的前提下解决上述问题。建立了转阀冲蚀的三维离散相流场仿真模型。计算结果表明,转阀的冲蚀随节流口个数的增加而显著减小,当节流口个数增加到一定数量时,冲蚀又有所增加;转阀的冲蚀主要集中在节流口棱边上靠近轮毂的地方。

钻井液脉冲发生器研究现状分析

无线随钻测量技术随着钻井技术的发展也不断的实现突破,其信号传输速率是制约无线随钻测量技术的关键因素。本文对目前使用最为广泛的泥浆脉冲发生器进行研究分析,首先根据其工作原理对其进行了分类讨论,然后针对正脉冲发生器和连续波信号发生器进行了原理分析,并对目前的研究现状进行了描述,指出今后随钻测量仪的发展方向。

基于CFD仿真技术的钻井液传输数据能力分析

钻井液是石油行业无线随钻领域典型的信息传输介质。但是长久以来，缺乏对其数据携带能力影响参数的相关研究，导致很难开发出高性能的泥浆脉冲发生器。针对这个问题，以CFD流体仿真技术为工具；以油田实际井下工作环境为背景；并以井深参数为变量对水基钻井液本身的数据传输能力进行了系统的研究。最终通过仿真实验得到了1000-6000m深度下的泥浆压力波传输速率与井深的可靠对应关系；通用极限速率；并总结出了压力波振幅随深度增加而产生的变化规律，整个仿真实验的结果对高速泥浆脉冲发生器的研制具有重大意义。

随钻测量系统泥浆脉冲传输方式介绍

介绍了脉冲发生器脉冲信号传输的三种工作方式,重点介绍了连续波脉冲发生器的基本原理及应用情况。分析了脉冲信号传输的研究现状以及发展趋势,指出连续波脉冲传输是泥浆脉冲信号传输研究的主要方向。

永磁同步电机测控实验系统设计与实现

为解决连续波泥浆脉冲发生器永磁同步电机的转速控制算法优化设计以及减速器传动比精确测量的问题,设计了一套由浸泡在油浴中的永磁同步电机组件,旋转变压器解码电路,驱动电路,计算机应用软件等组成的综合性测控实验系统。在阐述永磁同步电机转速控制原理,旋转变压器解码算法以及空间矢量脉宽调制SVPWM技术的基础上,采用速度环Fuzzy-PID控制算法,获得了上升时间短、超调量小、稳态误差小的永磁同步电机转速响应曲线,并基于双旋变的转子角度测量方式精确得到了减速器12.245∶1的传动比。该系统将传感器、自动化,电机传动等多种技术有机融合,可作为学生创新实验项目的实践平台,以巩固学生专业基础课程知识,提高学生分析和解决问题的实践能力。

半导体二极管激光系统

本发明是一台用连续波半导体二极管激光器的紧凑而经济的微微秒脉冲发生器。此脉冲发生器可以运用在光通讯、超快计算机或光纤试验中，在千兆赫重复率下产生100％调制的激光。很快还会想到其它的一些高速应用：象试验光开关、快响应探测器和光通讯信道等。