声波遥测系统地面检测仪研究

论文摘要

井下信息的获取与处理对准确评价地层、油藏描述及开发等具有非常重要的意义。生产井动态监测是获取井下信息的重要手段之一,然而,人们发现传统的获取井下信息的有线电缆传输法因操作繁琐、成本巨大等问题而很难满足现代动态监测的要求；相对于有线传输的无线传输,尤其是声波传输以其成本低、操作方法简单等优点而得到许多国内外专业人士的关注。本文详细分析了声波沿油管柱的传输特性,即在传输过程中其在频带上呈通阻交替的梳状滤波器结构特性,在幅值上近似服从指数规律衰减特性。并通过现场实验验证了以上特性。以声波沿油管柱传播的理论分析为基础,设计了声波遥测系统地面检测仪,其分为硬件与软件两部分：硬件方面主要通过分析被检测信号的类型、特性等选择适合采集井下微弱声波信号的传感器、信号调理电路和数据采集卡。尤其对ADXL103和LC0156T两种集成式加速度传感器进行了详细分析,并对它们的灵敏度、信噪比进行测量和比较,最终选择LC0156T采集微弱声波信号并对信号进行预处理。软件部分是基于虚拟仪器的设计理念,利用计算机和声卡,并结合LabVIEW软件来实现的。在分析常用微弱信号检测方法的基础上,提出了基于LabVIEW的时频联合微弱信号检测方法,并运用此方法设计了声波遥测地面检测系统,实现了井下声波信号的实时采集与处理。最后,通过地面模拟试验和井下实际信号检测试验对声波遥测地面检测系统进行测试,证明了该系统的可用性,能够满足井下声波信号的采集与处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本章小结与论文结构
• 第二章 油管柱中声波传输特性的理论分析与实验验证
• 2.1 引言
• 2.2 声波沿油管柱传播的频率特性
• 2.2.1 油管柱中声波传播的声学模型
• 2.2.2 实际油管柱中声信道的频率传输特性
• 2.3 声波传播的衰减特性
• 2.3.1 声波在介质中传播的衰减特性
• 2.3.2 声波沿油管柱传播的衰减特性
• 2.4 声波遥测系统中噪声产生的原因及规律
• 2.5 声波沿油管柱传输特性的验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 声波遥测系统地面检测仪设计
• 3.1 声波遥测系统的总体设计
• 3.2 地面检测仪的硬件设计
• 3.2.1 传统压电加速度传感器及其测量电路分析
• 3.2.2 集成式加速度传感器与信号调理电路的设计
• 3.2.3 数据采集卡分析
• 3.3 地面检测仪的软件设计及算法实现
• 3.3.1 LabVIEW图形化编程语言
• 3.3.2 常用微弱信号检测方法
• 3.3.3 基于LabVIEW的智能时频联合微弱信号检测法
• 3.3.4 地面检测系统的软件实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 声波遥测地面检测仪测试
• 4.1 地面系统模拟试验
• 4.2 井下实际微弱信号检测试验
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要