随钻电磁波协同传输模拟电路系统研究
发布时间：2021-10-26 00:26
电磁波随钻传输技术,即EM-MWD技术,由井下钻具底部的随钻仪器获取的数据,经过通信调制,然后用以电磁波的形式通过发射机发射向地面,由于是准TEM波模的激励,电磁波会沿着钻杆路径到达地面,地面接收系统接收该电磁信号,并解码还原井下的传感器所测量数据。这种电磁波随钻传输的方式具有相比成熟的泥浆脉冲技术更快的传输速度、更低的成本、无需钻井液等优点,该种传输方式的潜力巨大,成熟商用后,可以作为很好的代替方案,代替钻井泥浆脉冲,尤其是在天然气钻井和欠平衡钻井这类泥浆脉冲难以应用的场景有巨大的优势。随着电磁波随钻传输技术的研究不断深入,电磁波随钻传输技术也开始从简单的功能实验阶段转变到实际应用在石油和天然气的勘探阶段。本课题基于随钻电磁波传输技术的国内外成果,指出了该课题的难点,其一是随钻传输信号衰减大、信号摆幅随地层电阻率变化大、信噪比低;其二是随钻传输要求在频谱资源极其有限的限制下,实现高速率传输。针对衰减大、信号摆幅随地层电阻率变化大、信噪比低的难点,同时井下电池供电的限制下,在发射系统中选择高效率、较大发射功率的D类功放,调制方式采用抗噪性能好的FSK调制方式。同时采用中继传输的方式,延...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单位功率下接收电压和频率的关系
电子科技大学硕士学位论文12第三章发射系统的设计与实现3.1系统设计方案发射系统采用的拓扑结构图见图3-1，两种调制方法的发射系统结构基本相同，但部分模块有针对性的差异，具体功能框图参见2.2.1章节的图2-6和图2-7，后面的内容将详细讲解两个发射系统的各个功能模块原理及其设计思路。图3-1发射系统拓扑结构图3.2调制方式调制方式主要分模拟调制与数字调制两大类，而随钻传输系统底部的仪器所输出的信号一般为一些图像信号或者底层参数等，已经经过数字化处理，故采用数字调制的方式。随钻传输电磁通信信道[23]复杂，在钻铤井下作业过程中，不同深度的地层参数会有所波动，传输的信号幅度容易受到影响，故不采用调幅方式。下面分析常用的几种非调幅的调制方式例如BPSK、QPSK、MSK，从误码率、功率谱密度的方面进行分析，如图3-2和图3-3所示。
第三章发射系统的设计与实现13图3-2三种调制方式的功率谱密度曲线图3-3三种调制方式的误码率从以上两张图对比得知两个结论，其一是BPSK误码率最低，MSK稍高一点，QPSK最高。其二是MSK的功率带宽更窄，频带利用率高，在极低频有限的带宽资源中优势明显。但是MSK载波频率间隔很小，不利于同步和解调处理，故采用相近的FSK调制技术。而FSK相比MSK，加大了载波频率间距，使其调制系数增大为h=1。FSK也有相位连续，且1码、0码波形正交的优点，使得FSK实现更简易，解调效果更好，波形正交也使得FSK的抗噪性能会优于MSK，故选用FSK调制。012345678910-80-70-60-50-40-30-20-100归一化频率(f-fc)Tb功率谱密度(dB)BPSKQPSKMSK
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦克斯韦方程组与电磁波传播规律[J]. 晏子悦. 南方农机. 2018(24)
[2]一种低频有源带通滤波器的设计[J]. 李晓朋,尤文,霍德华,井涛涛. 科技经济导刊. 2017(11)
[3]随钻测量信息传输方式的发展现状综述研究[J]. 闫宏亮,石文龙,李琳. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2015(06)
[4]基于FPGA的电子密码锁设计[J]. 汪浩,陈学英. 现代电子技术. 2014(19)
[5]随钻测井数据传输技术应用现状及展望[J]. 薛牟奇,朱维. 化工管理. 2014(21)
[6]无线随钻测量数据传输原理与优缺点分析[J]. 李洪彪. 中国石油和化工标准与质量. 2014(10)
[7]随钻测量数据传输方式的现状和发展趋势[J]. 刘海军. 西部探矿工程. 2014(04)
[8]电磁波接力传输随钻测量系统研制与应用[J]. 张东旭,白璟,谢意,陈炜卿,刘伟. 天然气工业. 2014(02)
[9]Φ175mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究[J]. 卢春华,雷晓岚,于小龙,李红梅,刘涛. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[10]智能钻杆磁感应传输技术及其信道特性分析[J]. 孙浩玉. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]煤矿井下电磁波随钻测量系统关键技术研究[D]. 王家豪.中国地质大学 2015
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]随钻电磁波接力传输模拟电路系统研究[D]. 田腾.电子科技大学 2019
[3]水下微弱回波信号检测与处理技术的研究[D]. 李昂.长春理工大学 2018
[4]随钴电磁中继传输电路系统研究[D]. 邓强.电子科技大学 2018
[5]井筒震电测井采集控制和传输电路的研究[D]. 王萌.电子科技大学 2018
[6]井筒震电测井模拟电路系统的研究[D]. 付磊.电子科技大学 2018
[7]石油水平井钻井EM-MWD信号传输特性分析[D]. 付信信.中国地质大学 2017
[8]随钻电磁传输的建模与应用[D]. 许斌.电子科技大学 2017
[9]震电测井实验系统中采集电路研究[D]. 周攀.电子科技大学 2017
[10]随钻电磁测量电磁波传输技术的研究[D]. 汪松.燕山大学 2016
本文编号：3458463
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单位功率下接收电压和频率的关系
电子科技大学硕士学位论文12第三章发射系统的设计与实现3.1系统设计方案发射系统采用的拓扑结构图见图3-1，两种调制方法的发射系统结构基本相同，但部分模块有针对性的差异，具体功能框图参见2.2.1章节的图2-6和图2-7，后面的内容将详细讲解两个发射系统的各个功能模块原理及其设计思路。图3-1发射系统拓扑结构图3.2调制方式调制方式主要分模拟调制与数字调制两大类，而随钻传输系统底部的仪器所输出的信号一般为一些图像信号或者底层参数等，已经经过数字化处理，故采用数字调制的方式。随钻传输电磁通信信道[23]复杂，在钻铤井下作业过程中，不同深度的地层参数会有所波动，传输的信号幅度容易受到影响，故不采用调幅方式。下面分析常用的几种非调幅的调制方式例如BPSK、QPSK、MSK，从误码率、功率谱密度的方面进行分析，如图3-2和图3-3所示。
第三章发射系统的设计与实现13图3-2三种调制方式的功率谱密度曲线图3-3三种调制方式的误码率从以上两张图对比得知两个结论，其一是BPSK误码率最低，MSK稍高一点，QPSK最高。其二是MSK的功率带宽更窄，频带利用率高，在极低频有限的带宽资源中优势明显。但是MSK载波频率间隔很小，不利于同步和解调处理，故采用相近的FSK调制技术。而FSK相比MSK，加大了载波频率间距，使其调制系数增大为h=1。FSK也有相位连续，且1码、0码波形正交的优点，使得FSK实现更简易，解调效果更好，波形正交也使得FSK的抗噪性能会优于MSK，故选用FSK调制。012345678910-80-70-60-50-40-30-20-100归一化频率(f-fc)Tb功率谱密度(dB)BPSKQPSKMSK
【参考文献】：
期刊论文
[1]麦克斯韦方程组与电磁波传播规律[J]. 晏子悦. 南方农机. 2018(24)
[2]一种低频有源带通滤波器的设计[J]. 李晓朋,尤文,霍德华,井涛涛. 科技经济导刊. 2017(11)
[3]随钻测量信息传输方式的发展现状综述研究[J]. 闫宏亮,石文龙,李琳. 重庆科技学院学报(自然科学版). 2015(06)
[4]基于FPGA的电子密码锁设计[J]. 汪浩,陈学英. 现代电子技术. 2014(19)
[5]随钻测井数据传输技术应用现状及展望[J]. 薛牟奇,朱维. 化工管理. 2014(21)
[6]无线随钻测量数据传输原理与优缺点分析[J]. 李洪彪. 中国石油和化工标准与质量. 2014(10)
[7]随钻测量数据传输方式的现状和发展趋势[J]. 刘海军. 西部探矿工程. 2014(04)
[8]电磁波接力传输随钻测量系统研制与应用[J]. 张东旭,白璟,谢意,陈炜卿,刘伟. 天然气工业. 2014(02)
[9]Φ175mm电磁随钻测量系统的研制及试验研究[J]. 卢春华,雷晓岚,于小龙,李红梅,刘涛. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[10]智能钻杆磁感应传输技术及其信道特性分析[J]. 孙浩玉. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]煤矿井下电磁波随钻测量系统关键技术研究[D]. 王家豪.中国地质大学 2015
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]随钻电磁波接力传输模拟电路系统研究[D]. 田腾.电子科技大学 2019
[3]水下微弱回波信号检测与处理技术的研究[D]. 李昂.长春理工大学 2018
[4]随钴电磁中继传输电路系统研究[D]. 邓强.电子科技大学 2018
[5]井筒震电测井采集控制和传输电路的研究[D]. 王萌.电子科技大学 2018
[6]井筒震电测井模拟电路系统的研究[D]. 付磊.电子科技大学 2018
[7]石油水平井钻井EM-MWD信号传输特性分析[D]. 付信信.中国地质大学 2017
[8]随钻电磁传输的建模与应用[D]. 许斌.电子科技大学 2017
[9]震电测井实验系统中采集电路研究[D]. 周攀.电子科技大学 2017
[10]随钻电磁测量电磁波传输技术的研究[D]. 汪松.燕山大学 2016
本文编号：3458463
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