導(dǎo)向鉆井工具是鉆特殊結(jié)構(gòu)井的必用工具,工具系統(tǒng)的可靠性會直接影響導(dǎo)向鉆進(jìn)的控制效果。由于導(dǎo)向鉆井工具是一個復(fù)雜的機電液一體化系統(tǒng),影響其可靠性的因素繁多,且其故障狀態(tài)又具有不可直接觀測的特點,如何提高工具系統(tǒng)的可靠性,是導(dǎo)向鉆井工具工程化研究急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文研究了導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)的冗余技術(shù),主要的工作內(nèi)容和研究成果如下:1.結(jié)合工程實際,從導(dǎo)向鉆井工具的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析入手,依據(jù)工具系統(tǒng)能否實現(xiàn)其核心功能,界定了工具的正常狀態(tài)和故障狀態(tài),采用故障樹分析方法,分析了工具系統(tǒng)的故障致因,建立了工具系統(tǒng)的可靠性分析模型;2.基于對原工具系統(tǒng)的可靠性分析,針對對系統(tǒng)可靠性影響最為明顯的、工程實際中易實現(xiàn)的關(guān)鍵模塊,采用并聯(lián)冗余方式,提出了工具系統(tǒng)冗余設(shè)計方案,設(shè)計了故障判斷準(zhǔn)則,提出了可實現(xiàn)的冗余模塊切換控制策略;分析表明,經(jīng)電源冗余和控制器冗余后的冗余工具系統(tǒng),相較原系統(tǒng),其可靠度有顯著提高;3.完成了冗余控制器的初步設(shè)計,設(shè)計了電池組供電與渦輪電機供電、主控制器與副控制器的冗余切換控制電路,以及控制器的其它電路模塊,部分完成了信號處理、數(shù)據(jù)采集、故障診斷與模塊切換控制... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 導(dǎo)向鉆井工具可靠性技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 導(dǎo)向鉆井工具可靠性國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 導(dǎo)向鉆井工具可靠性國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 導(dǎo)向鉆井工具可靠性分析
    2.1 全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的機械結(jié)構(gòu)
    2.2 全旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.3 導(dǎo)向鉆井工具可靠性
        2.3.1 故障的一般定義與評價指標(biāo)
        2.3.2 導(dǎo)向鉆井工具的核心功能及其故障定義
        2.3.3 導(dǎo)向鉆井工具故障狀態(tài)的判斷方法
        2.3.4 導(dǎo)向鉆井工具的模塊分割
        2.3.5 導(dǎo)向鉆井工具各模塊的故障狀態(tài)
        2.3.6 導(dǎo)向鉆井工具的可靠性評價指標(biāo)
    2.4 導(dǎo)向鉆井工具故障樹分析
        2.4.1 導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)可靠性分析的復(fù)雜性
        2.4.2 故障樹分析方法
        2.4.3 導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)各模塊的可靠性分析模型
        2.4.4 導(dǎo)向井工具系統(tǒng)的可靠度分析模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 導(dǎo)向鉆井工具冗余控制方案設(shè)計
    3.1 冗余方法研究
        3.1.1 多機并聯(lián)冗余方式
        3.1.2 多機表決冗余方式
        3.1.3 多機旁聯(lián)冗余方式
        3.1.4 導(dǎo)向鉆井工具冗余設(shè)計的限制
    3.2 導(dǎo)向鉆井工具系統(tǒng)的冗余方案
        3.2.1 導(dǎo)向鉆井工具冗余方案設(shè)計
        3.2.2 控制器冗余方案設(shè)計
        3.2.3 電源冗余方案設(shè)計
    3.3 冗余系統(tǒng)的可靠性分析
        3.3.1 冗余電源供電功能的可靠性分析
        3.3.2 冗余控制器可靠性分析
        3.3.3 冗余系統(tǒng)可靠性分析
        3.3.4 冗余系統(tǒng)可靠性效果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 導(dǎo)向鉆井工具冗余控制器的實現(xiàn)
    4.1 MCU選型和接口電路設(shè)計
        4.1.1 MCU的選型
        4.1.2 冗余控制器及其控制器接口電路設(shè)計
    4.2 功能模塊電路設(shè)計
        4.2.1 導(dǎo)向鉆井工具的測量傳感器
        4.2.2 信號調(diào)理電路設(shè)計
        4.2.3 電源冗余電路設(shè)計
    4.3 冗余控制器軟件部分設(shè)計
        4.3.1 系統(tǒng)的程序的結(jié)構(gòu)圖
        4.3.2 主副電源的切換程序設(shè)計
        4.3.3 主副控制器的程序設(shè)計
    4.4 本章總結(jié)
第五章 系統(tǒng)性能測試
    5.1 主副控制器的PCB設(shè)計
    5.2 冗余電源的測試
        5.2.1 電源測試
        5.2.2 測試結(jié)論
    5.3 控制器性能測試
        5.3.1 主控制器性能測試
        5.3.2 副控制器性能測試
        5.3.3 冗余控制器性能測試
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]鉆井過程中故障檢測與診斷方法的研究[D]. 連曉圓.大連理工大學(xué) 2013
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[5]雙機系統(tǒng)的冗余及仲裁策略研究[D]. 張汩.電子科技大學(xué) 2010
[6]雙機冗余綜合導(dǎo)航信息處理系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 張艷輝.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號：3634678