井下状态监测与信号传输技术研究

论文摘要

随着石油工业的不断发展以及海上油田的不断增多,我国采油机组数量不断增加,与其相关的井下多参数监测与信号传输技术也越来越受到人们的重视。传统的井下二元参数(温度、压力)测试系统已经不能满足用户对机组多参数测试的需求。目前国外相关技术已趋于成熟,并且有多款成型产品。由于技术等各种原因,我国在这一领域的研究进展缓慢,还未见有成型产品的相关报道。因此丌发具有自主产权的井下多元测试系统对于提高我国在此领域的竞争力具有重要意义。本文针对井下多参数状态监测系统,研究了井下多参数信号的采集、变送与二次处理问题。研究了基于单片机的信号调理与信号的分时检测方法和基于电力载波通信技术的多信号井下调制耦合、地面提取解调的具体方法与实现技术。设计了信号调制模块和信号解调模块,实现了载波信号往电力线上的耦合与传输以及从电力线上的分离与还原。设计了基于USB总线的大容量数据存储模块。完成了系统时间基准模块、数据显示模块、报警模块等功能模块的研制与调试。针对变频器谐波干扰等工业现场恶劣噪声环境下的实际问题,结合本课题,本文从硬件和软件两个方面研究了系统的可靠性设计。采取了多项抗干扰措施,保证系统在干扰环境下能够正常工作。现场联机试验表明,基于本文提出方法研制的井下状态监测系统具有优良的抗干扰能力,在变频器连续及瞬间的谐波干扰环境中均能够正确地调制和解调井下数据,从而证明了该方法的合理性与可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外发展综述
• 1.3 课题来源及论文的主要工作
• 第2章 状态监测与信号传输系统总体方案
• 2.1 引言
• 2.2 系统测试指标
• 2.3 系统测试原理
• 2.4 数据采集与信号变送总体方案
• 2.5 信号解调与二次处理总体方案
• 2.6 本章小结
• 第3章 数据采集与信号变送
• 3.1 引言
• 3.2 数据采集系统结构分析与设计
• 3.2.1 核心系统
• 3.2.2 ∑-△型A/D转换器
• 3.3 信号检测与处理
• 3.3.1 传感器信号检测与处理技术
• 3.3.2 信号的采集
• 3.4 保护电路的设计与实现
• 3.5 信号调制与变送技术的研究与实现
• 3.6 本章小结
• 第4章 信号解调与二次处理
• 4.1 引言
• 4.2 信号解调与二次处理系统分析
• 4.3 信号提取与参数还原方法
• 4.3.1 中性点的构造
• 4.3.2 信号提取与滤波技术
• 4.3.3 信号漂移处理技术
• 4.3.4 参数还原方法
• 4.4 数据二次处理系统
• 4.4.1 二次处理系统的分析与实现
• 4.4.2 核心CPU系统
• 4.4.3 功能模块的设计与实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 系统可靠性设计
• 5.1 引言
• 5.2 系统硬件的可靠性分析与设计
• 5.3 系统软件的可靠性分析与设计
• 5.4 本章小结
• 第6章 现场试验
• 6.1 引言
• 6.2 试验条件与环境
• 6.3 试验结果及结果分析
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢