救援井信号检测与处理技术研究

发布时间：2017-05-12 19:07

  本文关键词：救援井信号检测与处理技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年国内外发生多起井喷或溢流等钻井事故,严重威胁到人民的生命财产安全,但目前国内还没有一种可行的救援系统。本文结合国家科技重大专项和国家自然基金项目,开展事故井的距离和方位探测,旨在为救援井与事故井的交汇提供依据,以便封堵事故井,在尽可能短的时间内实施救援。本文提出的救援方案是:通过在救援井中设置电极,并向地层注入电流,从而在事故井套管上形成汇聚电流,利用磁通门检测该汇聚电流在地层空间形成的二次磁场,以实现事故井距离和方位的探测。在此基础上,形成相关的信号检测方法,研制出事故井探测与定位原理样机。根据电磁探测理论,确定救援井探测定位所需要的物理参数,包括探测点的磁场和加速度场。其中,磁场是事故井套管上汇聚电流形成的二次磁场,加速度场是重力加速度场,通过二者的相互结合对事故井进行定位。根据上述思想,设计并研制了救援井信号检测系统样机。分别利用磁通门传感器和加速度传感器测量二次磁场信号和重力场信号,并结合高精度模数转换芯片完成磁场数据的采集。与此同时,通过LabVIEW软件实现磁场信号与加速度信号处理,并结合救援井定位算法解析出探测点与事故井的距离和方位角。将解析结果的时域波形和频域波形实时地显示在LabVIEW界面软件上。在电磁探测系统软硬件研制和开发的同时,构建了室内外模拟试验系统,分别在室内外开展了相关的验证和测试试验。对大量试验数据分析的结果表明:由磁场强度和三维磁场分量能准确测量出探测点与汇聚电流源的距离和方位,其中探测点与汇聚电流源分别代表了救援井中的测点和事故井套管上的汇聚电流,因而可实现救援井与事故井的距离与方位的测量。以上工作为钻井事故的处理提供了救援方法和可供参考的技术依据。
【关键词】：救援井 电磁探测 磁通门传感器 重力加速度传感器
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.23
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景和意义8-9
• 1.2 救援井电磁探测研究现状9-13
• 1.2.1 国外救援井电磁探测研究进展9-12
• 1.2.2 国内救援井电磁探测研究进展12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 1.4 本文的主要创新点14-15
• 第二章 救援井信号电磁探测理论15-33
• 2.1 救援井电磁探测方法分析15-23
• 2.1.1 电磁探测定位系统模型建立15-17
• 2.1.2 点电流源的汇聚电流模型建立17-20
• 2.1.3 方位角探测20-23
• 2.2 探测距离影响因素分析23-25
• 2.2.1 汇聚电流强度对探测距离的影响23-24
• 2.2.2 汇聚电流频率对探测距离的影响24-25
• 2.3 磁场信号检测理论25-30
• 2.3.1 磁通门测量原理25-28
• 2.3.2 磁场检测方法28-30
• 2.4 重力场信号检测30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 救援井电磁探测系统方案设计33-42
• 3.1 电磁探测系统工作原理33-34
• 3.2 发射系统工作原理34-35
• 3.3 信号检测与采集系统工作原理35-38
• 3.3.1 磁通门信号检测电路35-37
• 3.3.2 加速度信号检测电路37-38
• 3.4 电源系统结构38-41
• 3.4.1 系统供电需求分析38-40
• 3.4.2 系统电源分布结构40-41
• 3.5 本章小节41-42
• 第四章 救援井检测系统电路研究42-54
• 4.1 控制系统电路研制42-47
• 4.1.1 STM32F207系列微控制器简介42
• 4.1.2 STM32最小系统42-44
• 4.1.3 通讯控制接口44-46
• 4.1.4 LCD显示驱动电路46-47
• 4.2 检测系统电路研制47-51
• 4.2.1 选频放大电路47-48
• 4.2.2 滤波及相敏检波电路48-49
• 4.2.3 高精度A/D转换电路49-51
• 4.3 电源系统电路研制51-53
• 4.4 本章小节53-54
• 第五章 数据处理及软件程序设计54-64
• 5.1 信号噪声分析及数据滤波处理54-56
• 5.1.1 信号的噪声分析与消除54
• 5.1.2 数据采集滤波预处理54-56
• 5.2 STM32系统程序设计56-60
• 5.2.1 DDS频率信号子程序58-59
• 5.2.2 数据采集子程序59-60
• 5.3 上位机软件系统设计60-63
• 5.3.1 软件功能60-61
• 5.3.2 软件功能的实现61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 试验技术研究64-73
• 6.1 室内试验研究64-67
• 6.2 室外场地试验研究67-72
• 6.3 本章小结72-73
• 第七章 总结与展望73-75
• 7.1 论文工作内容总结73-74
• 7.2 存在问题及展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-79
• 硕士期间发表的论文79-80

【参考文献】

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本文编号：360582