国家自然科学基金(50974131)
- 作品数：13 被引量：63H指数：6
- 相关作者：赵国山管志川都振川黄明泉刘永旺更多>>
- 相关机构：中国石油大学（华东）中国石油化工集团公司中国石油大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程理学电子电信机械工程更多>>
- 近钻头钻具声波传播特性分析被引量：2
- 2012年
- 为了利用声波将近钻头处的信息传输至远钻头端,运用有限元方法分析了常见近钻头钻具(普通钻铤、螺旋钻铤、整体直棱稳定器、整体螺旋稳定器和螺杆钻具)的声波传播特性。分析结果表明,由于轴向上的截面形式和大小基本保持一致,普通钻铤和螺旋钻铤不仅具有较好的时域特性,没有严重的波形反复震荡现象发生,而且具有较宽的通频带;稳定器段的出现使得轴向上声波阻抗不连续,其他3种钻具不仅在其时域波形中出现波形的反复震荡,其通频带宽度也大幅变窄。因此,普通钻铤和螺旋钻铤更适合于作为近钻头声波信号传输的通道,当必须使用其他3种钻具时,则必须采用辅助的信号处理措施。
- 李志刚葛世瞳管志川
- 关键词：近钻头钻具声波
- 基于螺杆钻具的近钻头井斜测量误差及修正被引量：2
- 2013年
- 为了研制具有自主产权的基于现有螺杆钻具的随钻近钻头测量装置,结合井下工况,对近钻头井斜测量过程及仪器本身存在的误差进行了分析,阐述了利用声波或电磁波传输近钻头信号的优势,并提出了近钻头井斜精确测量的误差修正思路。分析结果认为,当前的近钻头井斜测量仪器还存在一些未考虑到的问题,如动力钻具的振动影响测斜精度,动力钻具弯角的存在导致近钻头仪器与井眼不同轴产生误差等。利用声波传输近钻头信息及远程传输井下信息是实现测量的静态及传输信号过程静态的有效方法,建议加快该技术的研究进度,争取早日应用于现场。
- 刘永旺管志川赵国山史玉才夏焱
- 关键词：螺杆钻具近钻头随钻测量井眼轨迹钻具振动
- 井下钻柱信道的声传播特性被引量：15
- 2013年
- 基于钻柱信道的随钻数据声波传输方式能够满足现代钻井速度快、传输数据量大的要求。在声传播特性分析模型建立基础上,采用传递矩阵计算方法,对不同钻柱组合的声传播特性进行了研究。结果表明,钻柱信道的一个最明显特征是窄频带多波段通信。钻柱信道的几何结构、物理参数和信号频率对信道传输性能有显著影响,随着信号频率和传输距离的增大,接收信号衰减程度增大,同时信道的声传输性能还受钻柱材料的弹性模量和密度的联合作用影响。对于周期性钻柱,当钻杆长度增大时,通带中心向低频偏移,通带和阻带变窄;当接头横截面积减小时,通带变宽,阻带变窄,一个频带周期内通带中心向频带中心频率偏移,距离频带中心越近,其偏移量越大。对于非周期性钻柱,结构和物理参数差异的增大,会引起钻柱信道频域特性的显著变化,声传输性能显著下降。信噪比是影响井下信息声传输系统设计的关键因素,同时为了实现声波遥测,声传输方式的通信工作频率应尽量选择低频。
- 赵国山管志川都振川黄明泉王伟
- 关键词：钻柱声波
- 钻柱结构差异对声传性能的影响被引量：2
- 2013年
- 深入研究声波在钻柱信道中传播性能,对于声传输系统的研发具有重要意义。首先借助瞬态分析方法对管柱的频域特性以及声波在管柱中的传播特性进行了分析,然后利用复杂钻柱结构的声传播特性分析模型,采用传递矩阵法分析了不同钻柱结构的声传性能,最后依据钻柱动力学和波动理论对耦合钻井液因素的影响进行了研究。结果表明,钻柱的几何结构对于其频域特性有着显著影响,结构差异对于信道的频带结构和通频带分布有着较为显著的影响,钻柱中各部分的尺寸差异会使通频带变宽,声波透射幅值下降。依据钻柱中结构各部分声阻抗大小,采用合理的排序方式,可以增强通频带的稳定性。通过对通频带变化规律和钻井噪声频率范围的分析,确定出了钻柱作为声传信道的声波通信载波基本选频范围为400～1 000Hz的通带。
- 赵国山管志川王伟都振川黄明泉
- 关键词：传输特性透射系数钻井液通带频带
- 正弦声信号在钻柱中传播的有限差分法模拟被引量：4
- 2012年
- 将钻柱简化为理想周期性管结构,利用有限差分方法,对不同频率的正弦声信号在周期性管结构中传输过程中,存在透射系数及衰减系数差异较大的现象进行数值模拟与分析,得到不同频率的正弦声信号穿过周期性管结构后信号的时域及频域分布。分别对400 Hz和500 Hz的正弦声信号在周期性管结构中传输进行了模拟。模拟结果表明:处于带通频率的正弦声信号在周期性管结构中传播波形失真小,频谱变化小,传播性能良好;带阻频率的正弦声信号在周期性管结构中传播波形失真严重,频谱变化很大,几乎不能通过。模拟结果与同类研究成果有较好的一致性。验证该模型和所采用的数值方法的有效性,为钻柱中声信号传输的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供参考。
- 刘永旺管志川隆志强赵国山杜彬彬
- 关键词：有限差分法带通带阻
- 理想钻柱中声传播特性理论研究被引量：4
- 2012年
- 声波在钻柱中的传播特性还没有得到充分的研究。为此,分析了声波在管柱中的传播机理,建立了声透层单元模型周期分布的理想钻柱模型,依托该模型进行了声传播特性研究。研究结果表明,结构尺寸不一致对钻柱频带的宽度和分布有显著影响,对于周期性钻柱结构,钻杆、接头的长度和截面积决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构的变化分布呈周期性和对称性。在1个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄再变宽,阻带则先变宽再变窄。随着钻杆根数和接头数目的增加,通带结构发生变化,通带内出现小透射峰,且小谱峰数增加。钻杆长度增加使通带变窄,接头截面面积减小使通带变宽。
- 赵国山管志川都振川黄明泉
- 关键词：钻柱声传播通带阻带
- 钻柱中声信号传输试验研究被引量：16
- 2010年
- 为研究声信号在钻柱中的传播,建立了近钻头声传输试验系统和周期性钻柱结构声传输试验系统。在试验系统上对声信号在周期性钻柱结构中的传输特性进行试验。结果发现,若采用动力钻具和MWD探管组成的随钻系统,可实现声信号的近钻头传输,但由于探管与钻具连接方式和尺寸结构差别大等原因会引起接收声信号的严重衰减。在周期性钻柱结构中,激振器输入激励信号为方波时占空比的变化对接收信号峰峰值影响明显,且方波作为激励信号,占空比在50%以内时,接收信号较理想;对于同一钻柱结构,信号频率增大会引起接收信号幅值减小;在同一频率条件下,钻柱组合的变化对接收信号的幅值存在较明显的影响。
- 赵国山管志川王以法刘永旺
- 关键词：钻柱声信号信号频率占空比
- 近钻头短距离声波通信被引量：7
- 2010年
- 建立螺杆钻具本体的有限元模型,采用有限元法模拟计算声纵波在螺杆钻具中的传输特性,同时在实际钻具上对模拟结果进行试验验证,并选择4kHz频率的声波在螺杆钻具上进行通信试验。结果表明:螺杆钻具及其上部钻具具有较宽的通信频带,类似于一个低通滤波器,可以利用声波实现近钻头信息的短距离传输,并可能获得较高的数据传输速率;80bits/s的数据传输速率可实现稳定通信;钻具接头处的尺寸和介质变化所引起的衰减和反射不可忽视,须通过增加隔声或消声结构减少干扰。
- 李志刚管志川王以法
- 关键词：近钻头短距离声波通信
- 钻柱结构对声传输特性的影响被引量：14
- 2012年
- 建立了用于井下信息声传输特性研究的非周期性钻柱组合模型,并利用传递矩阵法推导出了模型的声透射系数方程,进而对周期性钻柱组合和非周期性钻柱组合的声透射系数进行了研究。结果表明:在钻柱信道中,对于周期性管柱结构,钻杆和接头的几何尺寸决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构呈现出周期性和对称性特征,通带和阻带交替出现,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄再变宽,阻带则先变宽再变窄;随着钻杆根数和接头数目的增加,通带结构发生变化,通带内出现小透射峰,且小谱峰数增加。对于非周期性钻柱组合结构,钻柱中各节钻杆和接头的尺寸差异会对声传输特性造成影响,表现为通带变窄阻带变宽;结构参数中长度尺寸差异较截面尺寸差异的影响更为显著。
- 管志川刘永旺赵国山王伟
- 关键词：钻柱通带阻带
- 声波在钻柱中的传播特性被引量：40
- 2010年
- 首先分析声波在管柱中的传播机制和特性,接箍等效为声透层,依据突变截面管和波导管声波传播相关理论,利用传递矩阵法分析声波在钻柱中的透射和反射。对理想钻杆中沿管轴方向的纵波传播模型进行分析,推导出纵波频率方程。利用色散曲线对钻杆中纵波传输的频域特性进行分析,并通过有限长管试件进行声传输试验。结果表明:钻杆和接箍的长度和截面积决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构的变化呈周期性和对称性;在钻柱信道中,通带和阻带交替出现,钻柱表现为一种梳状滤波器,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄再变宽,阻带则先变宽再变窄;钻杆长度增加使通带变窄,接箍截面积减小使通带变宽,钻杆各节钻管的长度不一致会使通带变窄。
- 赵国山管志川刘永旺
- 关键词：钻柱通带阻带波数群速度
