石油井下测试系统的研究及数据处理

论文摘要

本课题主要研究了在数千米油井下这种高温、高压、高冲击的恶劣环境下的射孔压力信号的存储测试技术。本文在综述了国内外研究发展现状后,提出了我们研究该课题的必要性。在对射孔技术和仪器的工作环境做了较为详细的介绍后,提出了我们设计仪器的要求和分析了总体设计方案。在此基础上,分别介绍了存储测试、采样策略、微功耗技术等相关理论,以及在此理论指导下测试系统硬件电路各模块的设计原理和实现方法。重点介绍了测试系统硬件电路的设计,包括传感器的选择、模拟电路设计、数字电路设计、电源管理模块设计、自制FIFO的设计以及基于CPLD芯片的控制模块的设计。这些设计的实现,使得电路的可靠性、精度以及电路的功耗和体积都有了很好的改进。通过多次实际测量得到的数据,也进一步验证了我们的设计是成功的。文中还介绍了利用软件Matlab下的Sptool工具箱设计有限冲激响应滤波器的方法,并使用Kaiser窗滤波器对实测数据进行了滤波处理。此外在数据分析上引入了小波分析方法,并详细的介绍了小波分析的相关理论和应用,从概念上比较了小波分析和傅立叶变换的异同以及利用小波分析的优点,并对实测数据做出了小波去噪分析。此外,本论文还对目前工作中存在的问题加以了总结并介绍了今后研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的来源、目的和意义
• 1.2 国内外研究发展状况、水平和趋势
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 油井测试仪器的发展趋势
• 1.3 本课题的主要内容
• 2 单通道测试仪器的总体方案设计
• 2.1 所测对象的分析以及所要满足的测试要求
• 2.1.1 测试环境的介绍
• 2.1.2 射孔技术的介绍
• 2.1.3 测试仪需满足的测试要求
• 2.2 总体方案设计分析
• 2.2.1 总体设计方案的分析和抗过载技术的介绍
• 2.2.2 系统组成
• 2.3 小结
• 3 油井射孔压力测试系统的设计
• 3.1 存储测试与存储测试系统
• 3.2 采样策略理论
• 3.2.1 采样设计面临的问题
• 3.2.2 采样策略理论
• 3.3 状态设计理论
• 3.4 测试系统微功耗技术研究
• 3.5 采样策略的确定
• 3.5.1 测试信号分析
• 3.5.2 油井测压器状态图描述
• 3.6 测试系统电路设计
• 3.6.1 测试仪的主要性能指标
• 3.6.2 传感器的选择
• 3.6.3 模拟电路的设计
• 3.6.4 数字电路的设计
• 3.7 测试系统软件介绍
• 3.8 实测射孔曲线对比
• 3.9 小结
• 4 传感器校准以及实测数据分析
• 4.1 信号分析的一些基本准则
• 4.2 压力传感器的校准
• 4.3 数字滤波器的设计
• 4.4 小波分析简介
• 4.4.1 傅立叶变换与小波分析的比较
• 4.4.2 小波变换
• 4.4.3 小波分析在信号消噪中应用
• 4.4.4 不同小波基的比较
• 4.4.5 实测信号的小波分析
• 4.5 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 本文的主要创新点及不足
• 5.3 成果应用前景展望
• 参考文献
• 读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢