隨鉆測量系統(tǒng)信號測量的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、隨鉆測井(LWD,LoggingWhileDrilling)和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的基礎(chǔ)。隨鉆測量系統(tǒng)屬于智能控制系統(tǒng)中的一種，包括信號測量、信號傳輸及機(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。首先對隨鉆測量系統(tǒng)的信號測量原理及其測量誤差進(jìn)行了分析并提出校正方法。然后針對泥漿脈沖信號傳輸技術(shù)中去除噪聲信號的問題，提出了一種基于脈沖編碼的小波變換去噪及信號提取算法，可以有效的恢復(fù)原始信號。最后對于機(jī)械

3、控制部分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)使用做了簡單的介紹。論文的主要研究內(nèi)容是MWD系統(tǒng)中信號測量的誤差校正方法和泥漿脈沖信號的去噪及信號提取方法研究。
　　MWD系統(tǒng)中信號的測量是利用地球重力場和磁場，通過使用三軸的重力傳感器（MEMS加速度計(jì)）和三軸的磁傳感器（磁通門磁力計(jì)）測量探管在井下時的重力加速度分量和磁場強(qiáng)度分量，并轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)過模數(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、時保證傳感器在任何狀態(tài)下都工作正常。然而，測量儀器在實(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)象帶來的測量誤差，即在同一個姿態(tài)下由于溫度不同導(dǎo)致傳感器輸出值不同的問題。因此信號測量中的一個關(guān)鍵問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)償算法來校正安裝誤差（三軸傳感器相互之間非正交和測量坐標(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)出一套操作簡單快速的誤差校正方法及實(shí)現(xiàn)流程。
　　對于泥漿脈沖信號中的噪聲問題，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。由于泥漿脈沖信號受到噪聲干擾，所以根據(jù)油田鉆井中的實(shí)際情況，通過壓力傳感器采樣并記錄泥漿脈沖信號的原始波形數(shù)據(jù)，再分析噪聲類型之后，利用matlab做信號仿真模擬實(shí)驗(yàn)，比較幾種濾波方法對噪聲信號的去噪效果。最后，應(yīng)用小波變換方法來去除