井下姿态信号采集与大容量存储

发布时间：2020-08-15 13:00

【摘要】：旋转导向钻井技术是石油行业尖端钻井技术,对井下工具姿态的精准测量与存储是捷联惯导式旋转导向钻井的关键技术之一。大量井下原始姿态信息可帮助研究人员获取钻具作业状况、研究近钻头振动规律,同时也是绘制工程参数曲线的唯一数据来源。因此,井下姿态信号采集与大容量存储系统的研制十分必要。本文主要工作与成果如下:1.本文以旋转导向钻井技术为应用背景,在已有的钻井工具姿态测量理论基础上提出了一种基于DSP的井下姿态信号采集与大容量存储系统的设计方案。2.该系统以TMS320F28335作为核心控制器,优选适合于井下工作环境的芯片,并对包括时钟电路、电源电路、复位电路、信号调理电路、存储器接口电路等电路进行设计,最终完成系统的硬件集成与调试。3.开发相应功能软件,采用模块化编程思想。编写了包括系统初始化子程序、ADC采样子程序、姿态角解算子程序、存储与读出功能子程序及一系列外围功能模块子程序。系统通过对姿态传感器输出信号进行实时采集,并将原始数据或解算得出的姿态角数据快速存入大容量存储器中,后可将大量数据通过开发环境依次读出。系统与TX-3S测斜仪、振动台进行模拟实验,实验结果表明系统运行可靠稳定,可实现相应功能且数据存储准确。系统最高工作温度可达125℃,存储容量达到1GB,在8通道200Hz的采样频率下,可连续采集、记录约124h的数据。该项研究有助于获取井下大量姿态、振动数据,为获取钻具作业状况、绘制工程参数曲线、研究近钻头振动规律提供了便利条件,具有实际技术应用价值。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE242
【图文】：

示意图,旋转导向钻井系统,示意图

图 1-1 旋转导向钻井系统组成示意图）井下导向钻井工具系统：包括井下测量、控制系统与导向工具偏测量系统用于对钻具各类姿态参数进行实时精准测量。目前井下导统主要分为推靠式与指向式两类。）地上监控系统：对井下钻具的井眼轨迹、扭矩、姿态参数等工作监测，使钻井作业人员能够掌握钻具的真实工作状态，根据井下实发出指令，快速准确地调整钻具姿态，改变钻进轨迹，保证钻井精）地上—井下双向通信系统：实现地上与井下之间的数据双向传递下所测各类数据传输至地面，供技术人员分析与处理；另一方面地控制命令通过地上—井下双向通信系统发送至井下各执行单元。目通过电缆、光纤、电磁波、特种钻铤等方式进行传输通讯[10]。转导向钻井技术国外研究现状的钻采技术可以进一步满足世界对石油的需求[11]，因此西方发达国

定向控制,井下工具,主要组成部分,工具

图 1-2Auto Trak 系统主要组成部分统井下工具包括定向控制和测井工具、信号收发工 Auto Trak 系统可以使用自然伽马、地层电阻率和定，这使得钻机钻进过程中具有较强的稳斜能力，有利高钻井效率[13]。这些工具为实现实时监测井眼轨迹工作参数，提供了钻具精准导向钻进的控制依据，对指导意义榭公司的 Power DriveArcher 系统用推靠钻头的偏置原理来导向的[14]。如图 1-3 所示ive 工具、随钻测量系统与井场信息系统组成，可实、360°全方位无死角的定向控制。

主要组成部分,定向控制

图 1-2Auto Trak 系统主要组成部分井下工具包括定向控制和测井工具、信uto Trak 系统可以使用自然伽马、地层电使得钻机钻进过程中具有较强的稳斜能钻井效率[13]。这些工具为实现实时监测井作参数，提供了钻具精准导向钻进的控制导意义公司的 Power DriveArcher 系统推靠钻头的偏置原理来导向的[14]。如图 1e 工具、随钻测量系统与井场信息系统组360°全方位无死角的定向控制。

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