随钻高速数据传输电路的研制
发布时间：2021-09-11 19:22
随钻测井技术通过对钻井现场实时采集的数据进行分析、处理能够有效的实现对地层信息的综合评价,以便合理的控制钻井眼轨迹和不断调整钻井进程。在随钻测井系统中,数据信息的传输是核心技术,对于随钻测井技术的发展具有一定的约束性。为了尽可能获得更加详细的井下地质信息,随钻测井采集的井下参数种类不断增加,数据量也变得越来越大,那么在井下和地面之间的信道上的数据传输速率就必须要提高。然而,常用的随钻数据传输技术中,泥浆脉冲法的数据传输速率低,无法满足现代钻井作业的需求;电磁波传输和声波传输方法的数据传输速率同样不够快而且传输距离也较短;而钻杆存贮式传输技术不能实时传输数据。怎样解决快速性、可靠性和实时性三者的矛盾,成为突破随钻数据传输瓶颈的关键问题。国外出现的一种磁感应传输系统能有效解决问题,本文研究的就是基于磁感应传输的随钻数据传输电路。首先,论文分析了磁感应随钻数据传输理论,分析电磁感应耦合器的传输原理、等效电路模型,并依据实验室前期设计的耦合器结构制作了本文的磁感应耦合器,该耦合信道中心载频为1.35MHz。并针对本文选择的2FSK载波通信理论进行深入的研究,包括2FSK的信号描述、调制原理以及...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中继短节实物图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文6（5）中继短节：信号在每个钻杆短节上的传输是通过基于电磁感应原理的耦合器传输，耦合器钻杆短节接头处会有间隙，这个间隙会不可避免地造成能量的损耗。一般在经过20~30节耦合器后，信号的能量会减弱到无法被正确检测的程度，此时就必须在钻杆间加一个信号放大器，即中继短节(IntellLink)来保证信号能够接着准确地传输。信号中继短节内部包括接收器、放大器及发射器，短节内部利用锂电池为电路供电。如图1-3为中继短节实物图，图1-3中继短节实物图（6）顶驱旋转短节：顶驱旋转短节是连接旋转钻柱与地面数据收集系统之间的连接器，用以在二者之间建立起数据传输的通道。顶驱接头处有一个旋转接头，用来与钻柱连接，顶驱旋转短节两端也有磁感应耦合线圈可以和普通钻杆短节相连。如图1-4为顶驱旋转短节的设计图，图1-4顶驱旋转短节设计图
iPipe智能钻杆技术正式投入商用[33]。国内方面：由于国外对这种先进的磁感应随钻数据传输技术的垄断和封锁，导致国内在该技术上发展缓慢。国内最早对磁感应随钻数据传输技术的研究在2008年，中国石油大学(华东)的吴仲华和胜利石油管理局钻井工艺研究院的孙浩玉等人提到电磁感应式随钻数据传输技术是一种利用电磁感应原理通过非接触的耦合方式进行信号传递的通信方式,非接触式耦合器是其中的重要部分[34]，并在实验室利用PVC管模拟普通钻杆，在PVC管两端将线圈缠绕在有较高磁导率的锰锌铁氧体材料制成的铁氧体磁芯上，如图1-5(a)、(b)为非接触式耦合器的磁芯正面俯视图和耦合器侧面剖视图。图1-5(a)磁芯正面俯视图(b)耦合器侧面剖视图
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井存储式测井技术分析[J]. 刘旭. 绿色环保建材. 2019(11)
[2]Logging while drilling electromagnetic wave responses in inclined bedding formation[J]. FAN Yiren,HU Xufei,DENG Shaogui,YUAN Xiyong,LI Haitao. Petroleum Exploration and Development. 2019(04)
[3]基于FPGA的2FSK调制信号的解调[J]. 孟敬. 中国有线电视. 2018(11)
[4]Rock fracture density characterization using measurement while drilling（MWD） techniques[J]. Mohammad Babaei Khorzoughi,Robert Hall,Derek Apel. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(06)
[5]数字通信中2FSK调制解调器的设计实现[J]. 吴常昊,肖沙里. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]我国石油勘探开发中随钻测井技术的应用浅析[J]. 王雷. 中国石油和化工标准与质量. 2017(08)
[7]电磁感应式非接触电能传输技术研究综述[J]. 高键鑫,吴旭升,高嵬,李广义. 电源学报. 2017(02)
[8]Processing of measurement while drilling data for rock mass characterization[J]. Babaei Khorzoughi Mohammad,Hall Robert. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(06)
[9]基于电磁感应原理的随钻数据传输方式的研究[J]. 胡志强. 石化技术. 2015(08)
[10]2ASK调制解调系统设计与研究[J]. 周春梅. 电子技术与软件工程. 2014(20)
硕士论文
[1]随钻电磁波接力传输控制处理系统研究[D]. 王江.电子科技大学 2019
[2]随钻光纤通信可行性研究[D]. 王杨.西南石油大学 2018
[3]电磁感应短传技术及其在随钻测控中的应用[D]. 何虎.华中科技大学 2015
[4]用于井下信号传输的电磁感应信道研究[D]. 刘宇.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于电磁感应的井下信号传输系统研制[D]. 徐方臣.哈尔滨工业大学 2012
[6]井下数据电磁感应传输方法的研究[D]. 赖智华.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3393575
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中继短节实物图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文6（5）中继短节：信号在每个钻杆短节上的传输是通过基于电磁感应原理的耦合器传输，耦合器钻杆短节接头处会有间隙，这个间隙会不可避免地造成能量的损耗。一般在经过20~30节耦合器后，信号的能量会减弱到无法被正确检测的程度，此时就必须在钻杆间加一个信号放大器，即中继短节(IntellLink)来保证信号能够接着准确地传输。信号中继短节内部包括接收器、放大器及发射器，短节内部利用锂电池为电路供电。如图1-3为中继短节实物图，图1-3中继短节实物图（6）顶驱旋转短节：顶驱旋转短节是连接旋转钻柱与地面数据收集系统之间的连接器，用以在二者之间建立起数据传输的通道。顶驱接头处有一个旋转接头，用来与钻柱连接，顶驱旋转短节两端也有磁感应耦合线圈可以和普通钻杆短节相连。如图1-4为顶驱旋转短节的设计图，图1-4顶驱旋转短节设计图
iPipe智能钻杆技术正式投入商用[33]。国内方面：由于国外对这种先进的磁感应随钻数据传输技术的垄断和封锁，导致国内在该技术上发展缓慢。国内最早对磁感应随钻数据传输技术的研究在2008年，中国石油大学(华东)的吴仲华和胜利石油管理局钻井工艺研究院的孙浩玉等人提到电磁感应式随钻数据传输技术是一种利用电磁感应原理通过非接触的耦合方式进行信号传递的通信方式,非接触式耦合器是其中的重要部分[34]，并在实验室利用PVC管模拟普通钻杆，在PVC管两端将线圈缠绕在有较高磁导率的锰锌铁氧体材料制成的铁氧体磁芯上，如图1-5(a)、(b)为非接触式耦合器的磁芯正面俯视图和耦合器侧面剖视图。图1-5(a)磁芯正面俯视图(b)耦合器侧面剖视图
【参考文献】：
期刊论文
[1]水平井存储式测井技术分析[J]. 刘旭. 绿色环保建材. 2019(11)
[2]Logging while drilling electromagnetic wave responses in inclined bedding formation[J]. FAN Yiren,HU Xufei,DENG Shaogui,YUAN Xiyong,LI Haitao. Petroleum Exploration and Development. 2019(04)
[3]基于FPGA的2FSK调制信号的解调[J]. 孟敬. 中国有线电视. 2018(11)
[4]Rock fracture density characterization using measurement while drilling（MWD） techniques[J]. Mohammad Babaei Khorzoughi,Robert Hall,Derek Apel. International Journal of Mining Science and Technology. 2018(06)
[5]数字通信中2FSK调制解调器的设计实现[J]. 吴常昊,肖沙里. 重庆工商大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]我国石油勘探开发中随钻测井技术的应用浅析[J]. 王雷. 中国石油和化工标准与质量. 2017(08)
[7]电磁感应式非接触电能传输技术研究综述[J]. 高键鑫,吴旭升,高嵬,李广义. 电源学报. 2017(02)
[8]Processing of measurement while drilling data for rock mass characterization[J]. Babaei Khorzoughi Mohammad,Hall Robert. International Journal of Mining Science and Technology. 2016(06)
[9]基于电磁感应原理的随钻数据传输方式的研究[J]. 胡志强. 石化技术. 2015(08)
[10]2ASK调制解调系统设计与研究[J]. 周春梅. 电子技术与软件工程. 2014(20)
硕士论文
[1]随钻电磁波接力传输控制处理系统研究[D]. 王江.电子科技大学 2019
[2]随钻光纤通信可行性研究[D]. 王杨.西南石油大学 2018
[3]电磁感应短传技术及其在随钻测控中的应用[D]. 何虎.华中科技大学 2015
[4]用于井下信号传输的电磁感应信道研究[D]. 刘宇.哈尔滨工业大学 2013
[5]基于电磁感应的井下信号传输系统研制[D]. 徐方臣.哈尔滨工业大学 2012
[6]井下数据电磁感应传输方法的研究[D]. 赖智华.哈尔滨工业大学 2008
本文编号：3393575
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