无线声波遥测下井仪的研究

【摘要】：现今，石油已成为世界各国重要的能源基础和经济命脉，所以各国都非常重视对石油资源的开采及发掘。而及时、准确的获得井下重要参数对于开采和发掘具有重要意义。井下信息的传输方式归结起来为有线传输法和无线传输法。然而，传统的有线电缆传输方式，包括环空测试、捆绑式测试和光缆传输法，或多或少都存在一些弊端。所以对抽油井的无线监测系统的研究成为了油井动态监测的一大研究热点。而无线传输方式中的声波遥测法具有成本低、操作方法简单等优点，堪称一种比较理想的传输方式。本文以声波在油管柱中的传播理论为基础，进行声波遥测下井仪的研究，主要包括以下内容： 首先，利用传递矩阵法推导出了声波在油管柱中传输时的反射系数及透射系数的表达式。在给定油管柱结构参数的基础上，利用Matlab软件编程得到了声波在油管柱中传输时透射系数T和声波传输频率的关系的仿真图，验证了声波在油管柱中传输时具有通带和阻带交替出现的梳状滤波特性。再通过扫频实验验证了声波在周期性油管柱中传输时的确呈现出这一特性，并且发现，当声波信号频率为200Hz左右时其在油管柱中传输时能量最大、衰减最小的特性。 然后，本文从硬件设计和软件设计两方面对下井仪系统的设计进行了详细阐述。硬件设计方面，首先给出了下井仪系统的总体设计方案。然后对系统的各部分电路原理做了详细介绍，包括前置放大电路、实时时钟电路、换能器驱动电路及声波换能器；软件设计主要对主程序及各个子程序进行了解释说明。 最后，通过对下井仪系统进行测试，证明了该系统能够满足井下声波信号传输，符合设计要求。