随钻电磁防碰测量系统数据处理方法研究与地面仪的设计

发布时间：2023-02-05 19:09

　　复杂结构丛式井是可以大幅度提高油气井产量和最终采收率的前沿技术,而随钻防碰测量系统是保证复杂结构井安全钻进的关键技术之一。本文围绕基于大功率电流励磁法的随钻防碰测量系统开展研究,在对其基本原理以及发送和接收信号的特性进行了较深入分析的基础上,完成了测量系统总体方案的设计。根据接收信号为过零方波、且噪声大、干扰强的特点,提出了一种基于谐波重构的信号处理方法。该方法首先将接收信号进行具有频率聚焦特性的DFT;其次,通过搜索DFT谱峰来锁定方波的基波频率;然后,选取方波的奇次谐波通过IDFT,重构原始时域方波信号;最后,采用过零点检测和时域平均法获得方波的幅值。数值仿真和模拟实验验证了该方法的可行性和准确性。此外,本文完成了测量系统地面仪原理样机的硬件设计,并研发了配套的测控软件的设计。地面仪可以控制电流源发送的电流强度和频率;可以实现地面与井下数据传输与显示。测控软件采用基于My Eclipse可视化开发环境,运用面向对象的Java语言,利用Java 3D、JFree Chart等插件和API进行UI界面的设计和主要功能的开发,并将信号处理算法、过零点检测算法以及定位方法嵌入其中,以实现井...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状和发展趋势
        1.2.1 防碰系统
        1.2.2 发展趋势
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文组织结构
第2章 随钻电磁防碰测量系统原理与总体方案设计
    2.1 防碰测量系统的基本原理
        2.1.1 大功率电流励磁测距的原理
        2.1.2 励磁电流波形的优选
        2.1.3 接收端原始信号的特性分析
    2.2 防碰测量系统总体方案设计
    2.3 本章小结
第3章 随钻电磁防碰测量系统信号处理算法研究
    3.1 信号处理算法
        3.1.1 信号处理算法原理
        3.1.2 信号处理流程
    3.2 最佳重构阶次的选择
    3.3 幅值检测算法
    3.4 基于谐波重构的多频信号提取算法
    3.5 仿真实验及结果
        3.5.1 最佳重构阶次选择仿真实验
        3.5.2 单频率模拟方波信号仿真实验
        3.5.3 双频率叠加模拟方波信号仿真实验
        3.5.4 多频率叠加模拟方波信号仿真实验
    3.6 本章小结
第4章 随钻电磁防碰测量系统地面仪硬件设计
    4.1 地面仪装置总体设计
    4.2 地面遥测板
        4.2.1 曼码编码电路设计
        4.2.2 曼码解码电路设计
        4.2.3 地面遥测主控电路设计
    4.3 大功率电流源箱
    4.4 本章小结
第5章 随钻电磁防碰测量系统地面仪软件设计
    5.1 软件需求概述
    5.2 软件结构总体设计
    5.3 关键模块设计与实现
        5.3.1 采集控制模块
        5.3.2 信号处理模块
        5.3.3 数据展示模块
        5.3.4 数据库模块
    5.4 软件效果图
    5.5 本章小结
第6章 系统联调和模拟实验
    6.1 系统联调
    6.2 模拟实验装置
    6.3 模拟实验与数据分析
        6.3.1 不同激励电流强度的测试与数据分析
        6.3.2 不同井间距离的测试与数据分析
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 工作总结
    7.2 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参加的科研项目和学术成果



本文编号：3735514