隨鉆測(cè)量系統(tǒng)信號(hào)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、石油天然氣是一個(gè)國(guó)家重要的能源和戰(zhàn)略物資，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)和日常生活，更關(guān)系到國(guó)家的安全。隨鉆測(cè)量(MWD,MeasurementWhileDrilling)系統(tǒng)是綜合了鉆井、測(cè)井、計(jì)算機(jī)信號(hào)處理、數(shù)學(xué)建模、電路設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、自動(dòng)控制等多學(xué)科的一種高新技術(shù)，是石油、天然氣開(kāi)采中進(jìn)行定向鉆井必不可少的測(cè)量系統(tǒng)。
　　隨鉆測(cè)量是在總結(jié)了虹吸測(cè)斜儀、照相測(cè)斜儀和電子單、多點(diǎn)測(cè)斜儀的優(yōu)、缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷改進(jìn)發(fā)展起來(lái)的，同時(shí)又是

2、隨鉆測(cè)井(LWD,LoggingWhileDrilling)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的基礎(chǔ)。隨鉆測(cè)量系統(tǒng)屬于智能控制系統(tǒng)中的一種，包括信號(hào)測(cè)量、信號(hào)傳輸及機(jī)械控制三大模塊，涵蓋軟件系統(tǒng)、電子元器件和機(jī)械加工等方面。本文以系統(tǒng)模塊的劃分為線索。首先對(duì)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的信號(hào)測(cè)量原理及其測(cè)量誤差進(jìn)行了分析并提出校正方法。然后針對(duì)泥漿脈沖信號(hào)傳輸技術(shù)中去除噪聲信號(hào)的問(wèn)題，提出了一種基于脈沖編碼的小波變換去噪及信號(hào)提取算法，可以有效的恢復(fù)原始信號(hào)。最后對(duì)于機(jī)械

3、控制部分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)使用做了簡(jiǎn)單的介紹。論文的主要研究?jī)?nèi)容是MWD系統(tǒng)中信號(hào)測(cè)量的誤差校正方法和泥漿脈沖信號(hào)的去噪及信號(hào)提取方法研究。
　　MWD系統(tǒng)中信號(hào)的測(cè)量是利用地球重力場(chǎng)和磁場(chǎng)，通過(guò)使用三軸的重力傳感器（MEMS加速度計(jì)）和三軸的磁傳感器（磁通門(mén)磁力計(jì)）測(cè)量探管在井下時(shí)的重力加速度分量和磁場(chǎng)強(qiáng)度分量，并轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，計(jì)算出井斜、方位等參數(shù)。為了能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出井下參數(shù)信息，需要保證傳感器安裝的準(zhǔn)確，同

4、時(shí)保證傳感器在任何狀態(tài)下都工作正常。然而，測(cè)量?jī)x器在實(shí)際生產(chǎn)中肯定存在著一定的誤差，這些誤差主要包括由于在傳感器安裝時(shí)相互之間非正交的安裝誤差，以及微電子傳感器（MEMS）由于溫漂現(xiàn)象帶來(lái)的測(cè)量誤差，即在同一個(gè)姿態(tài)下由于溫度不同導(dǎo)致傳感器輸出值不同的問(wèn)題。因此信號(hào)測(cè)量中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是消除誤差或者把誤差降到盡可能的小，本文提出基于傳感器的角差補(bǔ)償算法來(lái)校正安裝誤差（三軸傳感器相互之間非正交和測(cè)量坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系不重合）和溫補(bǔ)曲線擬合法

5、校正測(cè)量誤差（MEMS溫漂現(xiàn)象），并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)總結(jié)出一套操作簡(jiǎn)單快速的誤差校正方法及實(shí)現(xiàn)流程。
　　對(duì)于泥漿脈沖信號(hào)中的噪聲問(wèn)題，本文首先介紹了泥漿脈沖傳播技術(shù)的基本原理。然后講解了脈沖編碼的規(guī)則。由于泥漿脈沖信號(hào)受到噪聲干擾，所以根據(jù)油田鉆井中的實(shí)際情況，通過(guò)壓力傳感器采樣并記錄泥漿脈沖信號(hào)的原始波形數(shù)據(jù)，再分析噪聲類(lèi)型之后，利用matlab做信號(hào)仿真模擬實(shí)驗(yàn)，比較幾種濾波方法對(duì)噪聲信號(hào)的去噪效果。最后，應(yīng)用小波變換方法來(lái)去除