【摘 要】
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连续波泥浆脉冲传输技术具有能量集中、传输距离远、速率快、抗干扰能力强等优点,成为随钻测量、测井的重要研究方向。泥浆脉冲信号是将测量数据编码后,通过电机驱动脉冲发生器旋转阀产生调制压力波信号,压力信号以泥浆为传输介质,从井下向地面系统传输,由地面系统完成信号检测、采集、处理及解调解码。本文以发掘提高连续波泥浆脉冲信号质量的方法为目的,分析信源与信道对泥浆脉冲信号质量的影响,完成的主要工作与结论如下:
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连续波泥浆脉冲传输技术具有能量集中、传输距离远、速率快、抗干扰能力强等优点,成为随钻测量、测井的重要研究方向。泥浆脉冲信号是将测量数据编码后,通过电机驱动脉冲发生器旋转阀产生调制压力波信号,压力信号以泥浆为传输介质,从井下向地面系统传输,由地面系统完成信号检测、采集、处理及解调解码。本文以发掘提高连续波泥浆脉冲信号质量的方法为目的,分析信源与信道对泥浆脉冲信号质量的影响,完成的主要工作与结论如下:首先,介绍连续波泥浆脉冲发生器的国内外现状,提出研制具有自主知识产权的连续波泥浆脉冲发生器的必要性,并深入分析了三种泥浆脉冲传输方式的特点及钻井液信道特性研究现状。其次,从信源和信道两方面分析了影响泥浆脉冲信号质量的因素。结合连续波泥浆脉冲信号产生机理,分析了电机转速控制精度对泥浆脉冲信号质量的影响以及建立指标间定量关系的重要性;分析泥浆脉冲信号在信道中的衰减规律,分析信道突变截面对泥浆脉冲信号的影响。然后,针对信源,建立了电机转速控制系统性能指标与泥浆脉冲信号质量评价指标之间的定量关系。基于PID控制算法,确定电机转速控制性能指标,建立指标间定量关系的理论模型;采用曲线拟合的思想,建立指标间定量关系的回归模型,并优化回归模型,利用优化后的回归模型代替复杂的理论模型,指导电机控制及信源信号质量评价。针对地面信号的传输通道,研究了信道特性及不同信道结构对信号的影响。由于地面信号传输通道弯管结构较多,分析了压力波信号在弯管段的反射透射情况,结果表明泥浆脉冲信号在弯管段的透射率极高,弯管对透射信号幅值和相位影响很小,因此在后续研究中将弯管段简化为直管;根据波动方程及连续性方程,分析泥浆脉冲信号在传输通道内的衰减规律及泥浆脉冲信号在突变截面处的反射、透射规律。最后,分析提高脉冲信号质量的必要性。从三方面分析了提高脉冲信号质量的方法:根据指标间定量关系,结合地面信号解调解码设备对信号的处理能力,优化电机控制指标;根据实际钻井深度,实现信号载波频率的动态选择;在满足钻井作业的条件下,对泥浆粘度、密度等钻井工艺参数进行优选。
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