旋转导向钻井系统井下信息码接收的理论与方法研究

论文摘要

旋转导向钻井技术的下行通讯研究,是世界范围内绝大多数石油钻井公司及研究人员的研究热点,这项研究的成果甚至在很大程度上促进了旋转导向钻井技术整体的发展。在井下正确的接收地面下传指令是下行通讯最直接的研究目的,这关系到对下行通讯的编码方式、解码方法、接收装置的研究。一般情况下,下行通讯在选用泥浆作为信息传输通道的基础上,可以采用多种信息接收端,已提出的有以井下电机转子转速、泥浆流速、钻具振动等为基础的信息编码、解码方式及相应的接收装置,这些技术方法各有所长也有其本身不可消除的劣势。对下行信息的接收研究从下行通讯的编码方式入手,采用泥浆下行通道易于与上行通道结合,也适合于现有钻井工艺,在此基础上,采用井下工具的固有泥浆电机作为信息接收端,以减少对实际钻井操作的影响为原则,提出对泥浆脉冲波的三降三升所产生的脉宽持续时间进行编码。针对此设计井下信息解码、接收装置,按照安全可靠、传输效率高、误码率低的要求,设计控制信号的地面编码、信息接收装置的硬件及软件系统。此装置的数据采集部分检测井下电机输出电压,对电压值加以处理比较,以信号阈值判断和脉宽识别为核心,并具有较强的抗干扰能力。相关试验及实测试验表明该井下接收系统满足下传通讯的要求,可实现对地面下传指令的正确接收。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 旋转导向钻井系统井下信息接收研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状和趋势
• 1.3 论文的研究内容及关键技术
• 1.4 论文的结构安排
• 第二章 井下信息码接收系统理论研究
• 2.1 概述
• 2.1.1 旋转导向钻井系统的组成
• 2.1.2 下行通讯工作模式
• 2.2 旋转导向钻井系统中信号的传输方式
• 2.2.1 下行通讯的主要传输方式
• 2.2.2 泥浆脉冲传输方式的发生原理
• 2.2.3 泥浆压力负脉冲方式的实现方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 井下信息码接收系统的设计与实现
• 3.1 控制信号下行通道的地面编码设计
• 3.2 旋转导向钻井系统井下信息接收设备的设计
• 3.3 控制信号井下接收装置硬件系统的设计
• 3.3.1 总体设计思想
• 3.3.2 硬件电路设计
• 3.4 控制信号井下接收装置软件系统的设计
• 3.4.1 主程序框图
• 3.4.2 采样子程序
• 3.4.3 脉宽计时子程序
• 3.4.4 干扰脉冲的软件处理
• 3.4.5 信息码求取子程序
• 3.4.6 数据存储方式
• 2C器件的操作'>3.4.7 I²C器件的操作
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统的软硬件调试
• 4.1 基于Proteus/Keil的程序仿真
• 4.2 系统的模拟运行
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文总结
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 详细摘要