基于PIC16F877单片机的井下压力测量技术研究

描述了以PIC16F877单片机为主控制器的压力检测系统,它主要以惰性气体作为压力传递介质,在地面完成井口气体压力的测量,然后通过井口压力的大小推算井下测压深度处压力大小。详细叙述了系统设计原理与软硬件的实现方法,整个系统包含数据采集、数据处理、数据存储和数据显示等。经过室内试验和现场试验验证,这种压力检测系统具有精度高、稳定性好、实时性强等优点,可满足测量现场环境的要求。

井下无线短传系统的研究

文章主要介绍了通过使用两块C8051F060单片机构成的电路板和无线收发电路组成的井下无线短传系统的设计思路。系统对传感器输出的数据进行采集,并将采集结果显示在用户交互界面上,进行井下采集的实时显示。

声信号在井下管结构传输特性的研究

井下管结构声波的传输方式是用沿钻杆传播的弹性波作为载波,使得井下的数据成功传输到地面。这种传输方式简单易行,且投资少;但因钻柱结构的变化影响声传播特性,信号因反射和折射而衰减,限制信号的传输。目前,普遍采用理想周期性管结构来研究钻柱的声波传播特性,理想周期性钻柱的声波传播呈现出频带具梳状滤波器结构特性,且频带分布具有一定的周期性和对称性。钻柱不可能是由同一钻具连接的周期模型,而是根据地层的需要进行不同钻具组合,所以需要研究非周期性钻柱声波信道。利用双端口网络法建立周期和非周期的钻柱信道模型,并分别研究不同的钻柱特性,得到非周期性钻柱由于结构变化加剧,通带衰减也大幅增加。

井下无线短传系统的研究

本文主要介绍了通过使用两块C 8051F060单片机构成的电路板和无线收发电路组成的井下无线短传系统的设计思路。系统对传感器输出的数据进行采集,并将采集结果显示在用户交互界面上,进行井下采集的实时显示。

一种随钻测量数据的井下无线短传关键部件研究

为了实现旋转导向钻井系统中近钻头传感器测量数据的传输,提出了一种基于松耦合的无线电磁短传系统设计方案,分析了无线电磁短传信道并建立其模型,介绍了系统关键部件的设计,并对其数据传输性能进行了测试试验。试验结果表明,设计可以满足实际工程应用的要求,并为后续研究提供了试验依据。

声波沿钻柱最优传输特性的研究

为了利用钻柱作为声波信道实现地面与井下之间的信息传输,需要研究声波沿钻柱最优传输特性。建立用于井下信息声传输特性研究的非周期性钻柱组合模型,利用等效透声膜法,对8根不同长度的钻杆组合和不同截面积的钻杆组合的声传播特性进行了研究分析。结果表明,对于不同长度钻具组合,先增后减的钻具组合和先减后增的钻具组合的声传播特性优于其他钻具组合构建的声波钻柱模型;对于不同截面积钻具组合,先减后增的钻具组合的声传播特性优于其他钻具组合构建的声波钻柱模型。信道的建模与计算机仿真研究最优声波沿钻柱传输特性,可为声波信号更好传输研究提供有力的技术支持与测试平台。

基于ZIGBEE的压力传感器标定系统的研究

针对随钻测量系统中压力传感器需要标定的问题,本文采用C8051F060作为微处理器,配合ZIGBEE无线传输模块及标准自动加压台,设计了一种对未知压力传感器进行智能标定的系统,经过室内试验和现场试验验证,这种压力标定系统具有易操作、稳定性好、精度高等特点,可以满足压力传感器标定要求。

井下永磁发电机的设计与试验分析

目前锂离子电池(LIB)组是井下电能的主要来源,但LIB技术存在一系列缺陷:成本、充电周期的限制、废物处理问题和可能出现的安全隐患。该文着力研究一种井下电能提供单元井下永磁同步发电机。在分析井下外转子永磁同步发电机设计特点的基础上,利用Matlab软件对一台改造后的2500 r/min、600 W的井下永磁同步发电机样机进行了电磁设计分析并得到性能参数。通过函数分析了各个参数和空载输出电压的关系,并对发电机样机进行试验及结果分析。

旋转导向工具井下黑匣子数据回收技术改进

旋转导向工具是进行大位移钻井系统准确钻进的关键装置,它是一个多参数的测控系统,测量的状态变量包:方位参数、温度、压力等,这些状态参数的获得是导向的前提和基础;文中提出了一种能够应用于钻井工具的黑匣子改进方案。黑匣子就是用于记录旋转导向工具的状态信息和井眼轨迹等数据的装置;以往的数据回收采用-2串口进行,传输速率一直是瓶颈问题,特别是对于海量数据的传输,本文对以往的数据回收方案做了改进,设计和实现了基于USB的井下黑匣子数据回收系统。

高精度油井测斜系统及校正方法的研究

为提高旋转导向钻井姿态(井斜角、方位角和工具面角)的测量精度,研究了高精度油井测斜系统及校正方法。对该系统的下位机硬件数据采集系统和上位机软件进行设计,根据试验数据确定传感器的性能,设计传感器的标定流程。测试结果表明,传感器工作正常,其输出范围符合标示指标。为避免误差超过设计指标,建立传感器误差补偿模型,提出12参数自动校正算法,据此可以计算出传感器的零位偏差、标度因子和不同心度偏差,从而对传感器输出数据进行误差补偿。应用结果表明,井斜角绝对误差在±0.29°以内,工具面角绝对误差最大为0.484 01°,均满足工业标准要求。说明该校正算法能提高井眼测量精度,从而可以指导钻头钻出更优的井眼轨迹,更有利于旋转导向钻进。

井下声波短传中DDS信号发生器的设计

在旋转导向钻井过程中,动力钻具会将MWD与靠近钻头的传感器分开,使线缆无法将MWD和传感器相互连接,需要采用无线双向声波短传技术来完成液压控制系统与MWD之间的信息传输。为此,采用新型DDS芯片AD9854和c8051f360单片机为处理器,设计了DDS信号发生器。DDS信号发生器可通过自行编写GUI上位机软件设置信号输出种类和各项参数,输出高频率分辨率的正弦波、方波、FSK以及ASK等多种波形,满足井下声波短传中对不同信号的需求以及信号的调制需求。试验结果表明,DDS信号发生器的功能基本达到设计要求,发生的最大无明显失真波形的频率是35 MHz,在45 MHz以内波形非线形失真度最小。

大容量Flash在井下记录仪中的应用

文章简单介绍了在井下记录仪的作用原理,重点介绍记录仪中使用的Flash K9K8G08UOM存储器的功能、特性和操作指令,硬件电路连接图,分析了K9K8G08UOM的各种工作状态,并编写了相应的时序程序流程,最后结合GUI上位机显示软件,对Flash中存储的数据进行回放,验证测试程序的正确性。该大容量高速度的存储器的应用解决了旋转导向钻井中大量数据存储的问题。

松耦合电能传输系统的分析与研究

文章介绍了松耦合电能传输系统的结构,并对其进行磁路模型分析,得出影响效率的关键参数。然后通过大型有限元软件ANSYS软件对EI松耦合变压器进行仿真,得出效率和这些参数的关系曲线。最后搭建了EI型松耦合变压器系统实验平台进行实验,验证了仿真和磁路数学模型的结果。

井下声波短传系统中的解码方法

在井下声波短传系统中,信源的编码由两部分组成,同步码元+信息码元。针对编码系统,文章给出了解码方法。多次实验室试验证实了解码方法的可靠性。

三轴重力加速度传感器标定方法研究

文章从分析XTCS系统中测斜传感器的数学模型入手,得到测斜传感器的轴不正交校正方法——Q校正方法和K校正法,并利用Matlab的寻优工具箱计算得到相应的校正系数,最终实现对测斜传感器的姿态测量数据的优化处理。

大容量Flash存储器在智能钻井测控系统中的应用

K9K8G08U0M是三星公司生产的大容量闪存芯片,它的单片容量可高达1GB。文章介绍了在智能钻井测控系统中使用的K9K8G08U0M存储器的特性、功能和操作指令,重点说明了K9K8G08U0M闪存的各种工作状态,并给出了它们的工作时序和程序流程。该存储器的使用解决了智能钻井中的大数据量存储问题。

基于ANSYS的松耦合变压器的研究

文章利用大型有限元软件ANSYS,对松耦合变压器的磁芯和线圈建模,分析了影响松耦合变压器效率的主要参数。通过ANSYS中的场路耦合仿真求出初级、次级的电流、电压,然后求出效率,并与实际测得松耦合变压器的效率进行对比分析,得出了影响松耦合变压器效率的主要因素,对松耦合变压器的研发有很大的帮助。

井下无线短传系统中滤波器的设计与应用

由于井下无线短传系统中传输的信号十分微弱,并且传输通道中存在较强的噪声和干扰,为了使接收器能够正确检测信号,设计了基于MAX275的八阶Chebyshev型带通滤波器,并对滤波器进行了无线短传试验中的仿真应用。试验结果表明,该滤波器有效地抑制了传输过程中的干扰和噪声,达到了预期的效果。

自适应BPSK在井下钻柱声波传输中的应用

基于钻柱信道的随钻数据声波传输方式能够满足现代钻井速度快、传输数据量大的要求,针对声波在钻柱中传播的问题,进行了声信号沿钻柱传输的信道特征以及声波通信的研究。根据波导理论,建立了声波沿钻柱传输的信道模型,声波在钻柱中传播,采用BPSK载波调制,为了克服BPSK载波在传输过程中相位偏移问题,运用自适应扩频通信系统模拟通信信道模型,自适应模拟跟踪信道特性,为正确地解调信号提供保障。实验结果表明:该方法可有效地实现数据沿钻柱高速传播,而且具有解码过程简单,误码率低、可靠性高等特点。在未来的深钻应用中,使声学遥测成为一种有效的传输方法来获取井下数据,实现更高速率的数据传输。

一种井下压力监测系统的设计和实现

为了对钻杆在井下工作时的液体压力变化进行实时监测,设计实现了一套压力监测系统,它可实时监测出液压的变化情况,并将压力数据传输到地面显示系统,从而对井下系统失压、系统压力波动与不稳等与压力相关的故障进行相应的处理。