收藏本站
《中国石油大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

DSP控制连续波信号发生器机理与风洞模拟试验研究

刘新平  
【摘要】: 随钻测量(MWD)是近年来发展起来的新的测井技术,可提高大位移井、高难度水平井的工程控制能力和地层评价能力,提高油层的钻遇率。而数据信号传输在随钻测量系统设计中占有重要作用,是系统设计的难点与核心部分。针对MWD数据传输速率低及设计过程中试验难度大等问题,本论文对数字信号处理器(DSP)控制的连续波信号发生器工作机理及风洞模拟试验开展研究,取得了一定的进展和有益的结论。 本论文研究采用理论分析、系统设计、计算机仿真以及风洞模拟试验相结合的方法。在对井底遥测信号传输机理、连续波信号发生器工作机理、风洞试验原理等分析研究的基础上,完成了对信号发生器、DSP控制系统、风洞试验模型结构及测控系统的设计,在此基础上进行风洞模拟试验及计算机仿真试验,进而完成了对转阀的优化设计,并建立起连续压力波变频率传输的预测控制模型。论文研究的主要目标是实现更高的数据传输速率、提高数据传输的可靠性以及增强系统的环境适应能力,在理论和试验方法上为我国研制具有自主知识产权的泥浆连续压力波随钻测量系统奠定基础。 通过对井底遥测信号的传输机理研究分析表明,泥浆连续波方式代表着无线随钻测量数据传输技术的发展方向。通过分析数据信息的编码方式,选用多进制数字频率调制方式对井下信息进行编码调制,与多进制调相传输方式相比,发送、接收设备以及控制系统相对简单,误码率相对较低,有利于提高数据传输率。制定了地面数据下传和井下数据上传通信协议,为实现变频率的数据传输创造了条件。 对井下旋转控制信号发生器工作机理研究表明,压力波动信号的类型和变化规律取决于信号发生器转阀的运动规律,压力波信号的强度取决于转阀的最大流通面积和最小流通面积以及转子和定子之间的间隙。通过对信号的产生及衰减分析计算,完成了连续波信号发生器的模型结构设计和基于DSP的控制系统设计,为发送数据试验提供了条件。DSP控制信号发生器发送数据试验表明,该系统可以满足12Hz~36Hz之间8进制调频数字传输的控制要求。 对风洞试验原理的研究分析表明,在实际的风洞试验中只能满足部分相似准则,做到部分模拟。建立了以风洞气相流模拟井下多相流进行连续波信号传输试验的相似模型,并对风洞试验模型结构的流通面积加以校正。研究表明,在风洞中可以模拟非气相流流动条件下的试验研究,通过风洞模拟试验,可以提高试验效率,降低试验成本。 通过仿真试验,说明转子叶片厚度、转子与定子之间的间隙、转子的锥度等因素是决定转子扭矩的主要因素,在此基础上给出了转阀优化设计的原则:保证设计的转阀是稳定打开的,同时最大限度地减小转阀的扭矩。对转阀的压差变化仿真结果表明,圆形阀口转阀的压差响应曲线比扇形阀口的压差响应曲线平滑,更近似于正弦波,有利于信号传输。通过风洞模拟试验,证明了通过仿真试验及分析计算所得出的结论是正确的。 提出了一种扩展隐层的误差反传(BP)网络训练算法,并与改进的蚁群算法相结合,提高了网络的训练精度和预测精度。由风洞模拟试验,确定适合码元传输的频率范围为12Hz~36Hz,并提出了变频率的数据传输模型,以不同进制的频率调制方式发送数据,在风洞试验段中接收信号并用Matlab仿真处理,以这些数据作为样本,对神经网络进行训练。在实际应用中,用训练好的网络对不同传输方式下的数据接收误码率进行预测,并根据预测结果选择适合的数据传输方式,从而实现更高的数据传输速率,提高工作可靠性,同时增强对环境的适应能力。
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TE927

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李忠伟;王瑞和;房军;;无线随钻测量系统的数据报协议[J];石油学报;2011年05期
2 贾朋;房军;李林;;基于相关系数的连续波发生器转阀优化设计[J];石油矿场机械;2012年07期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 贾朋;钻井液连续波发生器设计与信号传输特性实验研究[D];中国石油大学;2010年
2 宋传军;油田定向井随钻信号检测及处理[D];东北石油大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 肖俊远;泥浆脉冲器脉冲发生机构流场研究[D];吉林大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张辛耘;王敬农;郭彦军;;随钻测井技术进展和发展趋势[J];测井技术;2006年01期
2 刘新平;房军;金有海;;随钻测井数据传输技术应用现状及展望[J];测井技术;2008年03期
3 布志虹,任干能,陈乐;随钻测井技术[J];断块油气田;2001年04期
4 卢春华,张涛,李海东;泥浆脉冲随钻测量系统研究[J];地质科技情报;2005年S1期
5 洪炳熔;金飞虎;高庆吉;;基于蚁群算法的多层前馈神经网络[J];哈尔滨工业大学学报;2003年07期
6 秦建华,李智;智能蚁群算法在化工过程优化中的应用[J];化工自动化及仪表;2005年03期
7 杜勇;胡建斌;李艳萍;李艳潮;;声波传输测试技术在油田的应用[J];测控技术;2005年11期
8 王智明;菅志军;李相方;巩宪锋;贺麦红;张冠祺;;连续波高速率泥浆脉冲器设计研究[J];石油天然气学报;2008年02期
9 刘新平;唐磊;金有海;;扩展隐层的误差反传网络训练算法研究[J];计算机集成制造系统;2008年11期
10 鲍培德;浅谈相似理论与模型试验在机械设计中的应用[J];机械设计与制造工程;2000年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪涌;龚光军;;模型(汽车)试验低速风洞设计[J];安徽职业技术学院学报;2011年01期
2 王幼民;溢流阀动态刚度最优控制[J];安徽工程科技学院学报;2002年01期
3 王幼民;电液伺服阀结构参数优化[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
4 童卓;方浩舟;;运动控制器在地面效应试验中的应用[J];兵工自动化;2011年10期
5 吴秀云,王豪杰,杨丽明,罗宏锋,王念慎,郑大琼;气压式调压室的应用研究[J];北京工业大学学报;2002年04期
6 伍悦滨;曲世琳;刘天顺;;给水管网系统中的水力瞬态工况模拟[J];北京科技大学学报;2006年05期
7 张玉洁;孟祥武;;利用蚁群算法求解电信客户初始信用评分问题[J];北京邮电大学学报;2010年01期
8 孟晓峰;陈一健;周静;;钻杆中微波传输特性的分析[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年02期
9 王德忠,苟进胜;纸盒模切版钻孔路径的优化[J];包装工程;2005年05期
10 孙玉东,刘忠族,刘建湖,张效慈;水锤冲击时管路系统流固耦合响应的特征线分析方法研究[J];船舶力学;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;Parameters Optimization of GPC Based on Swarm Algorithm[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 苏晓鹭;于洋;葛斌;;蚁群算法在欠驱动系统Pendubot优化控制中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 沈建中;张斌;李红伟;;电磁波随钻测量系统在煤层气钻井中的应用[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
4 张丹;华红艳;邵丽红;;扰动蚁群算法中参数的优化选择[A];中国自动化学会中南六省(区)2010年第28届年会·论文集[C];2010年
5 滕步刚;苑世剑;;新成形工艺在风洞建造中的应用[A];中国钢结构协会钢结构焊接分会成立二十周年大会论文集[C];2007年
6 吴国凤;曾标;;蚁群算法系统的Java模拟与分析[A];IT服务促进企业信息化——第十一届中国Java技术及应用交流大会文集[C];2008年
7 段海滨;王道波;于秀芬;;基于混合优化策略的连续域蚁群算法改进研究[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年
8 高红;侯立刚;苏成利;;蚁群算法在连续空间优化问题中的应用[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
9 陈知美;顾幸生;;基于蚁群算法的Job Shop问题[A];第二十三届中国控制会议论文集(上册)[C];2004年
10 张娟;徐仁;陈学国;;叠前中深层天然气藏识别技术研究[A];中深层天然气勘探技术研讨会论文汇编[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王印;储层钻井液气体定量检测影响因素及方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
3 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年
4 庄梅玲;三维衣身原型曲面展平技术的研究[D];东华大学;2010年
5 齐峰;人工神经树网络模型的优化研究与应用[D];山东师范大学;2011年
6 刘春波;统计建模方法的理论研究及应用[D];江南大学;2011年
7 李俊花;长输液体管道泄漏监测方法研究[D];大连理工大学;2006年
8 蒋丽;以工位为中心的生产物流配送优化研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 王联国;人工鱼群算法及其应用研究[D];兰州理工大学;2009年
10 毕艳昌;杏南扶杨油层有效开发方式及过渡带井网优化研究[D];中国科学院研究生院(渗流流体力学研究所);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宋盼;地下磁导航系统的磁源设计[D];南昌航空大学;2010年
2 邵晓路;蚁群群体智能网络可视化试验平台研制[D];浙江理工大学;2010年
3 姜婵娟;遥控式水下机器人PID运动控制算法优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 荆奇;蚁群算法在特种机器人智能控制中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张雪;基于聚类的改进蚁群算法对VRPTW问题的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 崔小彦;基于RBF神经网络与蚁群算法的瓦斯预测模型研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 杨惠;基于粒子群和蚁群融合算法的移动机器人路径规划研究[D];长沙理工大学;2010年
8 郭华;架空导线覆冰时捕获空气中过冷水滴规律研究[D];长沙理工大学;2010年
9 张建民;基于改进蚁群算法的物流配送路径问题研究[D];新疆农业大学;2010年
10 韩文超;潜油泵智能保护系统[D];哈尔滨理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张剑;李大卫;;基于粒子群优化和两性二倍体的遗传算法及其应用[J];鞍山科技大学学报;2006年04期
2 陈曦;王希诚;;一种改进的多种群遗传算法[J];辽宁科技大学学报;2009年02期
3 刘永霞;冯仲科;杜鹏志;;Elman动态递归神经网络在树木生长预测中的应用[J];北京林业大学学报;2007年06期
4 孙慧卿,郭志友;传感器的误差补偿技术[J];传感技术学报;2004年01期
5 谢子殿,朱秀;基于磁通门与重力加速度传感器的钻井测斜仪[J];传感器技术;2004年07期
6 时鹏程;随钻测井技术在我国石油勘探开发中的应用[J];测井技术;2002年06期
7 张辛耘;王敬农;郭彦军;;随钻测井技术进展和发展趋势[J];测井技术;2006年01期
8 张辛耘;郭彦军;王敬农;;随钻测井的昨天、今天和明天[J];测井技术;2006年06期
9 刘新平;房军;金有海;;随钻测井数据传输技术应用现状及展望[J];测井技术;2008年03期
10 付鑫生,刘塞立,周静;磁通门测量原理与方法[J];测井技术;1995年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 刘诗斌;微型智能磁航向系统研究[D];西北工业大学;2001年
2 王笑蓉;蚁群优化的理论模型及在生产调度中的应用研究[D];浙江大学;2003年
3 汤宝平;新一代虚拟仪器—智能控件化虚拟仪器系统的研究[D];重庆大学;2003年
4 李强;无位置传感器无刷直流电动机运行理论和控制系统研究[D];东南大学;2005年
5 王雷;无刷直流电动机调速系统的研究[D];浙江大学;2008年
6 杨震;非均匀复杂地层随钻电磁波测井响应研究[D];中国石油大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江树生;捷联惯性导航系统中陀螺仪信号的数据采集及处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 赵彦晓;压力传感器的热零点漂移补偿与非线性修正[D];河北工业大学;2003年
3 卫军锋;正弦型风谱的风洞实验与数值模拟研究[D];西安建筑科技大学;2003年
4 王文军;DGT-1自动测斜仪的研究开发[D];吉林大学;2005年
5 杨翡;定向钻井导航系统[D];大庆石油学院;2005年
6 李番军;连续测斜仪研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 阚玲玲;基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发[D];大庆石油学院;2007年
8 张玉波;随钻测斜仪中传感器补偿及信号处理技术研究[D];大庆石油学院;2007年
9 李荣喜;井下旋转控制压力信号发生器的设计与研究[D];中国石油大学;2007年
10 常杰锋;测井仪器通用CAN总线接口设计与实现[D];华中科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈建国;声波测井的探测深度问题Ⅰ[J];测井技术;2003年02期
2 杨虹;国际测井市场环境浅析[J];测井技术;2004年03期
3 张辛耘;王敬农;郭彦军;;随钻测井技术进展和发展趋势[J];测井技术;2006年01期
4 熊皓,胡斌杰;随钻测量电磁信道分析的等效传输线法[J];电波科学学报;1995年03期
5 熊皓,胡斌杰;随钻测量电磁传输信道研究[J];地球物理学报;1997年03期
6 潘锦,聂在平;地下钻杆透层天线[J];地球物理学报;1996年S1期
7 孙礼朋 ,王田苗 ,刘敬猛 ,魏洪兴;基于DSP的网络化无刷直流电动机控制系统[J];电子技术应用;2003年05期
8 王荣璟,鄢泰宁,张涛;ZTS-172M电磁波随钻测量系统及其在胜利油田的应用[J];地质科技情报;2005年S1期
9 聂冰,李文,张继和;PCI-9111HR数据采集卡在控制系统中的应用[J];仪器仪表用户;2003年05期
10 赵学峰;基于蚁群算法的一类扩展型TSP研究[J];系统工程;2003年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张伟;师奕兵;卢涛;;小波神经网络在无线随钻测量系统在泥浆信号检测中的应用研究[J];电子测量与仪器学报;2008年06期
2 赵志学;韩玉安;孟祥光;白晓捷;高翔;;随钻测量井下压力、温度仪器的研制及应用[J];石油机械;2010年01期
3 韩军,柴勤忠;泥浆信道无线随钻系统信号检测的数字信号处理方法[J];石油大学学报(自然科学版);1994年02期
4 吕海川;窦修荣;;CGMWD新型正脉冲无线随钻测量系统及应用[J];石油仪器;2006年06期
5 毛建华;王清江;;MWD磁干扰的分析判断方法探讨[J];钻采工艺;2008年03期
6 赵彬凌;李黔;王悦田;;综合录井水平井地质导向方法探索[J];内蒙古石油化工;2008年12期
7 王辉;;水平井测井施工工艺研究[J];中国石油和化工标准与质量;2011年01期
8 刘西林,姜书春,程存志;SST有线随钻测斜仪在胜利油田超深钻井中应用[J];石油钻探技术;1994年01期
9 熊皓,胡斌杰;随钻测量电磁传输信道研究[J];地球物理学报;1997年03期
10 房军,苏义脑;随钻测量阀控式液压信号发生器动态数学模型[J];石油机械;2004年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈建中;张斌;李红伟;;电磁波随钻测量系统在煤层气钻井中的应用[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年
2 涂兵;李德胜;贺建;刘继亮;;MWD泥浆脉冲信号互相关滤波算法的研究[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
3 冯华君;李奇;徐之海;;数字成像中的自动对焦技术[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
4 岳有军;王红君;张书军;;基于结构自适应BP网络的电弧炉电流预测模型[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
5 廖琪梅;屈景辉;张恒;杨文昭;;一种新的脉冲信号基线漂移校正方法[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
6 曹仁贤;;光伏发电三相逆变电源的研制[A];第二届全国特种电源与元器件年会论文集[C];2002年
7 杜贵平;张波;陈立军;;ZVS移相全桥变换器开关管等损耗控制策略[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年
8 张孝棣;蒋甲利;牛中国;肖亚克;刘捷;李欣;;大飞机流场测量的关键技术-PIV[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年
9 鄢泰宁;吴翔;季锋;张涛;;俄罗斯电磁波随钻测量系统(MWD)及其应用前景分析[A];第十四届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文集[C];2007年
10 张锋;;随钻C/O能谱测井及探测器研究[A];2007年核技术工业应用分会学术年会暨理事会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵小祥 张进双;俄罗斯随钻测量系统在胜利油田试用[N];中国石化报;2003年
2 记者 刘泓波 通讯员 孙成芹;国产无线随钻测量系统技术获突破[N];中国石油报;2010年
3 刘修善 刘爱顺;电磁随钻测量技术谱新篇[N];中国石化报;2007年
4 凡妮;联想高性能服务器走向国际市场[N];电脑商报;2007年
5 记者 王金法通讯员 胡先锋 潘恩生;钻头有了国产“眼睛”[N];中国石化报;2008年
6 记者 何晓龙 陈青;合作攻关随钻测井技术[N];中国石油报;2006年
7 驻地记者 王明伟;长城工程技术研究院科研生产呈良好态势[N];盘锦日报;2008年
8 ;挑战世界级难题的人[N];中国石油报;2004年
9 本报记者 王金法 通讯员 胡先锋;复杂油气藏开发又增“新式武器”[N];中国石化报;2005年
10 齐光亮 胡先锋;钻井技术正在走向智能化[N];中国石化报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 刘新平;DSP控制连续波信号发生器机理与风洞模拟试验研究[D];中国石油大学;2009年
2 徐涛;水平定向钻进随钻测量方法及定位技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
3 胡志坚;钻机负载自适应液压控制系统的研究[D];吉林大学;2007年
4 蔡文军;机械式无线随钻测斜仪系统研究[D];中国石油大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓斌;井下工程参数随钻测量短接设计与实现[D];中国石油大学;2010年
2 彭欣芸;随钻测量系统信号传输方式的研究[D];西南石油大学;2011年
3 王磊;有源电力滤波器(APF)的DSP控制策略研究[D];浙江大学;2002年
4 张巍;录井导向随钻测量模块的研究与实现[D];大连海事大学;2012年
5 顾乃宁;基于DSP的数字火控随动系统设计[D];南京理工大学;2004年
6 杨成林;三相逆变器DSP控制技术的研究[D];浙江大学;2004年
7 鲁琴;非开挖水平定向钻进轨迹设计与调控技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 杨翡;定向钻井导航系统[D];大庆石油学院;2005年
9 毕晓亮;电磁脉冲模拟器及其控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
10 宋延涛;基于DSP控制的串联混合有源电力滤波器的研究[D];浙江大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026