深海钻井溢流监测信号分析与模拟实验

发布时间：2017-06-19 07:00

  本文关键词：深海钻井溢流监测信号分析与模拟实验，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的进步,对石油天然气的需求越来越大,深海成为了提供石油天然气来源的主要地域。然而深海石油钻井的安全性成为了石油天然气的开采过程中一个至关重要的问题。因此在深海石油钻井过程中,对早期溢流信号的及时监测,对井控的安全具有十分重要的意义。本课题的内容来源于国家科技重大专项课题“深水钻完井工程技术”项目的外委课题“海底隔水管外溢流监测实验”。本课题了解了国内外钻井的研究现状及其发展态势和项目的需要,以超声波多普勒效应为基础对深海钻井过程中的气侵进行监测,及时对回波信号进行分析得到有用的信号,并对得到的信号采用硬件方式实现信号分析方法和采用软件方式实现信号分析方法进行分析处理。两种实现信号分析方法都以随机信号分析原理为依据,从而获取随机信号的概率密度函数。对输入信号的幅值范围进行分层,统计各个幅值区间输入信号出现总时间,并求得其的概率值,以此反映输入信号出现在各个幅值区间的时间多少,同时统计输入信号在各个幅值区间的平均时间,以此来反映输入信号在各个幅值区间的变化快慢程度,从而得到钻井液流速变化快慢的关系,对深海石油钻井中出现的气侵和流速的变化情况进行实时地监测。最后对实现信号分析两种方法的不同参数的调试,通过对调试结果的分析比对,从而得出两种方法的可行性。然后对两种方法进行深海石油钻井溢流监测实验,采用气侵模拟装置在各种不同的条件下的气侵和流速状况,主要包括清水实验和泥浆实验两部分。清水实验和泥浆实验主要包括不含气体时以及不同含气量在不同流速情况下的实验。每组实验都获取了大量的数据,通过对数据结果的分析,从而分析两种方法的可行性。同时对两种方法的实验结果进行对比,总结出两种方法的优势与劣势。
【关键词】：超声波 概率密度 信号分析 可行性
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外的研究现状及发展态势12-14
• 1.3 本文主要完成的工作14-15
• 1.4 本论文的结构安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 深海钻井溢流信号监测与分析处理相关技术17-30
• 2.1 深海钻井溢流信号的监测17-24
• 2.1.1 深海钻井溢流信号监测模拟实验环境17-19
• 2.1.2 气侵的监测19-22
• 2.1.3 气侵的溶解特性22-24
• 2.2 溢流信号的分析24-25
• 2.3 信号分析与处理基本方法25-28
• 2.3.1 快速傅里叶变换与傅里叶变换25-26
• 2.3.2 幅度谱分析26
• 2.3.3 相位谱分析26-27
• 2.3.4 功率谱分析27-28
• 2.4 两种实现的信号分析方法28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 硬件方式实现信号分析方法的原理及设计30-48
• 3.1 硬件方式实现的信号分析方法的原理30-36
• 3.1.1 幅值分层的电压比较模块32-34
• 3.1.1.1 幅值分层电路32-33
• 3.1.1.2 电压比较电路33-34
• 3.1.2 计数测量与控制逻辑模块34-36
• 3.1.3 绘图显示模块36
• 3.2 硬件方式实现信号分析方法的设计36-47
• 3.2.1 幅值分层的电压比较电路模块设计37-43
• 3.2.1.1 滤波电路37-39
• 3.2.1.2 比较电路39-43
• 3.2.1.3 PCB硬件电路板制作要求43
• 3.2.2 计数测量与逻辑控制模块设计43-46
• 3.2.3 绘图显示模块设计46-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 软件方式实现信号分析方法的原理及设计48-59
• 4.1 软件方式实现信号分析方法的原理48-51
• 4.1.1 数据采集模块50
• 4.1.2 数据分析处理与数据绘图显示模块50-51
• 4.2 软件方式实现信号分析方法的设计51-58
• 4.2.1 软件总体设计51-52
• 4.2.2 数据采集界面52
• 4.2.3 数据的采集52-56
• 4.2.3.1 数据采集板卡52-54
• 4.2.3.2 采集板卡数据的采集54-56
• 4.2.4 数据分析处理和绘图显示56-58
• 4.2.4.1 数据分析处理56-58
• 4.2.4.2 绘图显示58
• 4.3 软件编程要求58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 信号分析方法的调试与实验59-78
• 5.1 溢流信号的两种方法设计的调试59-66
• 5.1.1 硬件方式实现信号分析方法的设计调试59-62
• 5.1.2 软件方式实现信号分析方法的设计调试62-66
• 5.2 实验内容66-67
• 5.3 清水实验与结果分析67-71
• 5.3.1 满清水实验67-68
• 5.3.2 含气量为 1%的气水混合实验68-70
• 5.3.3 含气量为 3%的气水混合实验70-71
• 5.4 泥浆实验与结果分析71-77
• 5.4.1 满泥浆实验72-73
• 5.4.2 含气量为 1%的气体与泥浆混合实验73-75
• 5.4.3 含气量为 3%的气体与泥浆混合实验75-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 本课题的工作总结78
• 6.2 本课题的工作展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-83
• 附录83-84
• 攻读硕士学位期间取得的成果84-85

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