發(fā)布時間：2020-07-16 23:03

【摘要】：石油是人們生產(chǎn)生活的必需品,環(huán)繞著我們衣食住行的方方面面,如何高效地開采這種不可再生能源是眾多研究人員共同努力的方向。目前無線隨鉆測井系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的井下通信方式是泥漿脈沖傳輸,由于現(xiàn)場測量條件的影響,隨鉆測量所獲取的脈沖信號被大量的干擾噪聲掩埋,因而準(zhǔn)確高效地提取隨鉆脈沖信號成為迫切需要解決的問題。針對上述情況,本文中對泥漿脈沖信號特性分析及處理方法做了簡單的介紹和分析;設(shè)計了隨鉆脈沖信號檢測系統(tǒng)的整體方案,并對其硬件和軟件進行了相應(yīng)的設(shè)計;最后,在深入CMSE的濾波特性的基礎(chǔ)上,提出了一種新的隨鉆脈沖信號處理分析算法。隨鉆脈沖信號系統(tǒng)的設(shè)計方面,提出了隨鉆脈沖信號采集系統(tǒng)的整體設(shè)計方案,其中硬件設(shè)計包括了防爆箱、主控電路、信號調(diào)理電路、電源模塊、無線通信模塊這幾部分的設(shè)計,主要考慮了系統(tǒng)的可靠性、抗干擾性和安全性;軟件設(shè)計主要針對GPRS無線通信模塊,最終完成PCB實驗板的設(shè)計,確保信號的完整采集。引入CMSE指標(biāo),并結(jié)合EMD方法,在低頻信號的去噪方面具有較好的效果。采用EEMD算法結(jié)合CMSE指標(biāo)對含噪單一信號進行低通濾波處理,得到了很好的去噪結(jié)果。對CMSE結(jié)合EEMD的方法進行了進一步探究和推廣,將其應(yīng)用于多種頻率的正弦混合信號的分離上,分離分析結(jié)果表明,在誤差允許的范圍內(nèi),混合信號均能分離成多個單一的正弦信號。綜合CEEMD算法的諸多優(yōu)勢,且通過對各停止準(zhǔn)則的評估,提出了一種基于CEEMD與平波整形的隨鉆脈沖信號提取算法。采用基于固定“篩”數(shù)量停止準(zhǔn)則的CEEMD對含噪隨鉆脈沖信號進行分解,以CMSE指標(biāo)為理論判據(jù),重構(gòu)信號的低頻IMF分量;提出平波預(yù)處理策略改進現(xiàn)行的脈沖整形算法,進而對重構(gòu)后的信號進行整形處理。進行了仿真分析和實驗研究,結(jié)果均表明,該算法可以準(zhǔn)確提取原始脈沖信號,提高了系統(tǒng)的實時性,且更加符合工程實際使用要求。本課題所研究的隨鉆脈沖信號檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),經(jīng)過實驗研究證實達到了設(shè)計要求;通過仿真信號和實驗信號,重點驗證了隨鉆脈沖信號處理算法的可行性。以上研究對隨鉆脈沖信號檢測系統(tǒng)的開發(fā)以及對此類混合信號的分離提取而言,具有一定的參考價值。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE271
【圖文】：

鉆探石油時用的最多的通訊方式為泥漿脈沖傳輸，泥漿脈沖發(fā)生器隨鉆頭油井中，并將井下的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成泥漿脈沖波傳輸?shù)降孛�，此后，井下�?shù)由立管壓力傳感器轉(zhuǎn)換成電信號后經(jīng)地面的隨鉆脈沖信號采集系統(tǒng)進行信號，然后將采集到的電信號傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機經(jīng)過分析、計算、譯碼得映井下真實狀況的工程數(shù)據(jù)用以指導(dǎo)勘探[42]。.1 脈沖信號的產(chǎn)生目前，在隨鉆測量的工程實踐中，泥漿脈沖信號的傳輸方式包括了正脈沖脈沖、連續(xù)波等。下面分別對其進行詳細的介紹。.1.1 正脈沖傳輸正脈沖泥漿發(fā)生器研發(fā)較早，且這種傳輸方法使用得最為廣泛，性能最為和穩(wěn)定，在 MWD 和 LWD 的應(yīng)用中已較為成熟。目前，正脈沖傳輸方式已有了比較成熟的理論基礎(chǔ)，因此，在國內(nèi)外市場上，以正脈沖傳輸作為理論的的隨鉆測量系統(tǒng)實際應(yīng)用的產(chǎn)品種類較為豐富[43]。

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研究生學(xué)位論文斷的進行往復(fù)運動，如此可產(chǎn)生一系列的正脈沖泥漿信號。正脈沖信號發(fā)生器具有諸多優(yōu)勢，比如產(chǎn)生的泥漿脈沖信號穩(wěn)定，隨鉆結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，維護容易等等；但是也存在一些缺陷，比如雖然傳輸穩(wěn)定性，但是其傳輸效率不高，不太適合于傳輸數(shù)據(jù)量較大的場合.2 負脈沖傳輸負脈沖泥漿脈沖發(fā)生器由泄流閥門組成，包括鉆鋌上的泄流孔和泄流閥圖 2.2 為泥漿負脈沖傳輸方式工作示意圖，當(dāng)泄流閥閥門打開時，即旁，一部分泥漿液從鉆柱內(nèi)流向環(huán)空，此時管柱內(nèi)部的泥漿壓力因泥漿液減��；當(dāng)閥門關(guān)閉時，管柱內(nèi)泥漿壓力可慢慢恢復(fù)到原來狀態(tài)。與泥漿生器類似，根據(jù)流體力學(xué)的知識可知，管內(nèi)的泥漿壓力會隨著泄流閥門改變，從而在開閉的同時，隨之產(chǎn)生了泥漿負脈沖信號[3]。

圖 2. 3 連續(xù)波傳輸方式工作示意圖Fig 2.3 The work diagram of continuous wave transmission脈沖傳輸方式，連續(xù)波傳輸具有傳輸速率高的優(yōu)勢，但其，因而對信號處理系統(tǒng)的要求比較高。當(dāng)前，在國內(nèi)關(guān)于于起步階段，關(guān)于此信號的發(fā)生和傳輸相關(guān)的研究資料也井深度和難度的增加，需要測量的井下數(shù)據(jù)也隨之增加，的數(shù)據(jù)量也隨之大幅增加，對傳輸速率也提出了更高的要沖傳輸方式的研究具有廣闊的應(yīng)用前景。號數(shù)據(jù)編碼方式到的井下數(shù)據(jù)進行編碼主要是為了減少隨鉆脈沖信號傳輸體系統(tǒng)的有效性�，F(xiàn)階段，隨著所需采集的井下數(shù)據(jù)量的脈沖信號傳輸速率要求的提升，石油開采難度越來越大，碼技術(shù)的要求也隨之增加，選擇何種方式編碼將會直接影鉆脈沖信號的質(zhì)量。目前國內(nèi)采用最多的泥漿脈沖信號數(shù)

【參考文獻】

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本文編號：2758625