旋转导向钻井工具测控技术研究
发布时间：2017-10-19 07:26
本文关键词：旋转导向钻井工具测控技术研究
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【摘要】：旋转导向钻井技术是国内外石油钻井工程最具代表性、突破性和战略意义的前沿课题。随着超深井、高难度定向井、丛式井、鱼骨刺井和U型水平连通井等高难度复杂结构井的快速发展,按预定轨迹钻进的可控三维导向钻井是最急需的在钻井技术。本文的核心内容是开展旋转导向钻井工具测控技术研究,通过测控系统实时解算从井下得到的近钻头姿态信息,实现井下与地面之间的通信,进而由地面指令下传装置将预先编码的指令,通过泥浆压力负脉冲传递到井下,实现地面与井下工具之间的通信,以达到控制井下导向钻井工具作业姿态的目的。这些研究工作不仅有助于打破国外的技术垄断局面,更为重要的是通过研究形成了具有自主知识产权的旋转导向钻井工具地面监测与控制系统软件。本文的具体研究内容包括:旋转导向钻井工具测控系统的总体方案设计、硬件电路研制及软件系统开发、试验及现场应用。通过上述工作,研制成功了一种适用于旋转导向钻井的测控系统,包括井下主控制系统、压力脉冲测量解码、倾角及工具面角测量、井下导向机构信号测量,并开发了相关的地面监测与控制系统软件。论文的主要创新点体现在:井下主控制系统实现了高精度及多参数检测的“功能集成化”,测控系统采用了CAN总线通讯协议的复杂数据交互处理方式。本文的旋转导向钻井工具测控技术集成了井下随钻姿态信息地面模拟仿真、监测与控制一体化的功能。具有测量简单、控制可靠性高的特点。现场应用试验证明,本文研制的系统可以实现旋转导向钻井工具的随钻信息和控制指令的数据交互及实时测控,在国家“863”计划项目的研究中得到了实际应用。满足旋转导向钻井的需要。
【关键词】：旋转导向钻井 测控技术 地面监控 CAN总线通讯
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE921
【目录】：
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-8
- 第一章 绪论8-13
- 1.1 引言8
- 1.2 研究目的及意义8-9
- 1.3 国内外发展现状及趋势9-11
- 1.3.1 国外研究现状9-10
- 1.3.2 国内研究现状10-11
- 1.4 题目来源及论文主要工作11-13
- 第二章 旋转导向钻井工具测控系统总体方案设计13-29
- 2.1 旋转导向钻井系统的组成及工作原理13-14
- 2.2 旋转导向钻井工具测控系统的总体方案设计14-28
- 2.2.1 压力脉冲接收解码模块15-18
- 2.2.2 倾角及工具面角测量18-20
- 2.2.3 井下导向机构信号测量20-26
- 2.2.4 CAN总线数据通信26-28
- 2.3 本章小结28-29
- 第三章 旋转导向钻井工具测控系统硬件电路研制29-39
- 3.1 主控板研制29-31
- 3.2 电源模块31-32
- 3.3 压力脉冲接收解码电路32-35
- 3.3.1 元器件选型33-34
- 3.3.2 标定34-35
- 3.4 导向机构电机驱动控制器电路35-37
- 3.4.1 电机驱动电路35-36
- 3.4.2 电磁阀控制电路36-37
- 3.5 本章小结37-39
- 第四章 测控系统软件开发39-49
- 4.1 系统软件组成39
- 4.2 系统软件架构39-41
- 4.3 接口流程图41
- 4.4 CAN总线通讯协议41-48
- 4.5 本章小结48-49
- 第五章 测控系统调试49-59
- 5.1 与上位机调试通讯要求49-50
- 5.1.1 调试49-50
- 5.1.2 测试50
- 5.2 测控系统调试及测试功能的实现50
- 5.3 上位机与测控系统的通讯口定义50
- 5.4 上位机调试工具软件系统50-58
- 5.4.1 旋转导向钻具工具测控系统调试51
- 5.4.2 井下导向机构模块调试51-54
- 5.4.3 倾角及工具面角测量模块调试54-56
- 5.4.4 压力脉冲接收解码模块调试56
- 5.4.5 上传指令56-57
- 5.4.6 历史数据57
- 5.4.7 运行设置57-58
- 5.5 本章小结58-59
- 第六章 现场应用59-63
- 6.1 试验内容59-62
- 6.2 试验结论62
- 6.3 本章小结62-63
- 第七章 总结与展望63-65
- 7.1 主要完成的工作63-64
- 7.2 结论64
- 7.3 创新点64-65
- 致谢65-66
- 参考文献66-69
- 附录A 地面控制指令部分源代码69-71
- 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李汉兴;蒋世全;李峰飞;;旋转导向钻井工具空间姿态分析与测量方法研究[J];中国海上油气;2013年06期
2 蒋世全;李汉兴;傅鑫生;陈红新;程载斌;吴光武;;偏心位移控制旋转导向钻井工具研制及关键技术[J];石油钻采工艺;2012年S1期
3 潘铜;叶小荣;张娜;范建峰;;STM32的CAN总线中继器设计及应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年01期
4 王金龙;杨波;;井下压力温度测量系统设计研究[J];辽宁化工;2010年11期
5 徐跃;杨英强;;无刷直流振动电机驱动电路设计[J];微电子学;2010年03期
6 熊继有;温杰文;荣继光;李[，
本文编号：1059806
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