钻井液压力相移键控信号的相干解调研究及误码率的分析

发布时间：2020-03-11 12:21

【摘要】：随钻测量技术(MWD)是一种在不影响正常钻进状态下,对钻头附近的信息进行实时的测量,并通过钻井液信道传输到地面仪器,加以分析研究的测量技术,该技术为钻井过程提供必要的工程参数与地层参数,是现代钻井技术的重要辅助手段。本文主要涉及钻井液连续压力波的信号分析,包括钻井液压力PSK(相移键控)信号的相干解调方法研究及重构后的旋转阀控制脉冲误码率分析。根据钻井液压力DPSK(差分相移键控)信号相干解调数学模型及旋转阀控制脉冲的重构方法,并通过对脉码调制系统误码率的理论分析,构建了重构脉冲功率信噪比的数学模型,研究了DPSK信号解调系统及噪声对重构脉冲误码率的影响。研究表明,除残留在DPSK频带内的随机噪声外,相干解调系统产生的固有干扰也会对重构脉冲的误码率产生较大影响,这种固有干扰来自于倍频信号频谱对于零频相位信号频带的部分侵入,通过合理设计解调系统低通滤波器的响应特性可以在一定程度上减小其影响,但不可能完全消除。根据钻井液压力QPSK(正交相移键控)信号的调制方式分析,钻井液压力QPSK信号只能通过相干解调方法进行相位解调与旋转阀控制脉冲的重构,并通过所重构的脉冲幅度来判别QPSK信号调制时的码元信息。在钻井液压力QPSK信号相干解调过程中,通过合理设计解调系统低通滤波器的响应特性及采用特殊的数据处理方法,实现了QPSK信号的相位提取及旋转阀控制脉冲的重构。通过构建重构脉冲的功率信噪比数学模型,研究了QPSK信号解调系统及噪声对重构脉冲误码率的影响。研究表明,随机噪声与钻井液压力QPSK信号相干解调系统产生的固有干扰会对重构脉冲的误码率产生严重影响,相同输入信号信噪比条件下,其影响程度远高于钻井液压力DPSK信号的相干解调。通过钻井液压力QPSK信号的解调方法研究及误码率分析,为解调系统参数的优化设计及输入信号的噪声控制提供了理论依据。数值仿真分析表明,通过理论计算得到的重构脉冲误码率与仿真结果基本一致,说明了所构建的重构脉冲信噪比数学模型的正确性,为钻井液连续压力波信号传输的完整性评估提供了理论基础。
【图文】：

钻井液,旋转阀,压力波,工作原理

中国石油大学（华东）硕士学位论文章钻井液压力DPSK信号解调过程的信噪比及误码率液压力DPSK信号的调制过程液连续压力波信号是指阻碍钻柱内的钻井液流动而产生的压力波动。旋转节流信号发生器，如图 2-1 所示，旋转阀安装在钻柱上，是由圆组成，定子和钻子上有相同数量的叶片。在电机驱动下，转子的叶片子的通孔，使得通过定子通孔的钻井液受到间歇性的阻碍。当定子和转子叶片遮挡流体的面积最小，钻井液流动畅通，压力最小；随着转子遮挡流体的面积增大，钻井液流动受阻，压力增大。通过控制转子的续的周期性压力波[23,39]。

钻井液压力,DPSK信号

Fig 2-2 The DPSK modulation of drilling fluid pressure wave图 2-2 钻井液压力 DPSK 信号调制调制情况下旋转阀产生的波形为标准的正弦，信号的幅度为，初始s (t )cAcs (t ) A sintc= ω-1）中，cc2Tπω = 为载波角频率，为载波周期，调制后的钻井液压力 DP达为cTDPSK c c c cc( ) sin[ ( )] sin[ ( ) ]ts t A t f t A t L t dtTπω ω ∞= = ∫ -2）中， L (t )为逻辑脉冲序列，代表二进制信息，f (t )为相移函
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE254;TN911.3

【参考文献】