JYGJ—1下行通道仪的硬件实现

地面与井下的信息通道是实现“井眼轨迹遥控系统”的必要条件，上行通道的随钻测量系统已是全球的商品，而下行通道目前仍没有成熟的产品。笔者就是在下行通道系统总体方案的基础上，对其硬件的设计与实现予以分析和讨论。     

钻井时从地面向井下通讯系统的解码方法

井下与地面之间的双向通讯通道是构成地面与井下闭环控制不可缺少的一环．从井下向地面的通讯通道已由ＭＷＤ完成,而从地面向井下的通讯通道,目前还没有成熟的产品．在分析现有的下行通道及钻井实况的基础上,确定利用钻杆振动作为信息载体．信源编码确定为：若钻杆静止６０ｓ,视信源信号为“０”,若钻杆钻进６０ｓ,视信源信号为“１”．对信源进行组合,信息的编码由两部分组成,同步码元＋信息码元．针对编码系统,解码系统安装在钻头以上约２ｍ处,钻井时与钻杆一起旋转,它包括振动传感器,解码电路与解码软件．振动传感器将钻杆振动与静止的不同状况反映到解码电路的输入端,解码电路具有一定的学习能力,配合解码软件可完成解码功能．另外,对解码电路的参数选择及解码软件设计流程给予充分说明．并介绍了系统的模拟实验装置及试验结果     

煤矿井下电器设备功能电路模块的设计

本文根据智能保护单元各保护功能的要求，设计了煤矿井下电气设备的智能保护单元的硬件电路功能模块，详细阐述了硬件电路的工作原理，并且对所设计的硬件电路进行了分析，均能达到设计指标要求，能够对系统进行可靠的控制与保护。     

基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统设计

分析了煤矿井下人员定位系统的设计要求,设计了以CC2530为主控制器的煤矿井下人员定位系统.介绍了该系统的总体组成结构,给出了系统的硬件原理图,给出了系统软件运行流程图,实现了对井下人员定位的功能.详细介绍了功率放大器电路和不间断电源部分的设计.     

闭环钻井由地面向井下通讯的一种实现方法

认为井眼轨迹井下闭环控制的地质导向钻井技术是集钻井、机械、电子、微电子、传感器、控制等技术于一体的高科技工程项目；井下闭环控制必需双向通讯通道，从井下到地面的上行通道已有现成的商品（MWD），而从地面向井下通讯的下行通道却无成熟的商品，研究探讨下行通道的实现一种方法：在地面按一定的规律对钻柱施加激励，井下检测激励造成的响应，通过一定的编、解码处理，即构成下行信号，室内与油田试验证明，这种方法在正常的井况条件下可以实现信息传递。     

无线传感器网络定位技术应用

片上系统CC2431实现了IEEE802．15．4（Zigbee）无线网络协议,其内部集成的定位引擎可估算节点的位置。文章详细介绍了定位引擎的工作原理和节点硬件构成,讨论了节点硬件电路。该设计能够满足节点定位低功耗、高精度的需求。     

C_5程控机房集中监控系统

论述了程控机房远端集中监控系统的工作原理，给出了系统的硬件结构、外部Ｉ／Ｏ接口电路、Ｖ／Ｆ变换与隔离电路，分析了程序设计的任务及系统的特点．     

高精度陀螺仪力矩器施矩电路的设计

介绍了陀螺仪力矩器施矩电流的产生原理以及数字——施矩电流转换电路的二元调宽实现，详细阐述了二元调宽脉冲施矩软件和硬件电路的设计方法．经过实验测试和工程实践，该电路工作稳定，达到了系统精度要求．     

USB 2.0接口IP核的开发与设计

介绍了一种基于USB2．0协议的设备接口的IP核设计,着重研究了USB2．0协议控制器、缓存控制器、工作模式控制等硬件数字电路的实现,该电路支持高速(480Mbps)和全速(12Mbps)传输．为了满足USB2．0高速的传输要求,减小硬件设计的复杂性和硬件开销,整个系统采用硬件电路和MCU固件结合的方法进行设计,同时使用了不同传输方式缓冲区共用的双缓冲区缓存结构,因此电路具有实现简单,硬件开销小,传输速度较高等优点．设计的电路已经通过FPGA验证。     

基于ADE7755的智能电子电能计量测控系统设计

介绍了一种基于ADE7755的智能电子电能计量测控系统设计方法,给出了系统结构框图和电能计量等核心模块的硬件原理图设计,对影响系统性能的频率选择、通道标称电压计算和通道电路参数设计及软件实现等问题作了较为详细的探讨.     

曹妃甸油田浅层大位移井管柱作业极限分析与优化设计

在浅层大位移钻井中,井下管柱上产生高摩阻扭矩,管柱作业极限问题突出,急需开展大位移井管柱作业极限分析与优化设计的研究。基于管柱平衡微分方程,综合考虑接触力、摩阻力、管柱内外钻井液等因素影响,建立管柱摩阻扭矩计算模型;以井眼延伸长度为目标,考虑地面和井下各种约束因素的影响,建立管柱作业极限的预测模型。针对曹妃甸油田一口浅层大位移井,计算不同工况下管柱摩阻扭矩,预测管柱作业极限,并提出优化设计方案。结果表明,采用滑动钻进技术无法达到设计井深,采用旋转钻进技术可达到设计井深,但存在一定的风险。提升钻机性能后,采用旋转钻进技术可安全达到设计井深;优化井身结构后,采用滑动钻进技术并辅以减摩措施可达到设计井深。     

基于随钻测斜技术的井斜预警系统应用

介绍了一种新型的井斜预警系统的地面接收仪器,由井下的机械式井斜预警工具随钻监控井斜,并发生泥浆压力脉冲波,由地面接收仪器测量脉冲波,分析了对信号传递过程中干扰信号的处理方法,经多次现场试验该系统工作良好,可提高工作效率,降低钻井成本。     

静压式井下增压器的动力分析

本文分析了静压式井下增压器的动力传递方式与要求,提出了深井钻井中地面钻井泵应以小排量高泵压的方式供给井下增压器的动力为宜。     

钻柱轴向振动固有频率的计算和测量

钻柱振动的固有频率是钻柱在给定钻具组合（ＢＨＡ）条件下钻柱振动的固有特性,在钻进过程中钻头与地层相互作用对钻柱产生激励振动,如果某一激励频率与钻柱自身的固有频率相近时,钻柱将产生共振现象．共振对钻柱是有害的,它可以引起钻柱局部的应力集中,导致钻柱断裂,发生井筒事故．共振与钻井参数有直接关系,如钻压、转盘转数、泥浆性能等,因此,通过调整钻井参数可以避免钻柱的共振现象,达到优化钻井的目的．给出了钻柱轴向振动的固有频率和振动传输公式．现场测量及计算表明,不是所有的固有频率点都会引起钻柱的强烈振动,它取决于振动传输比,现场试验数据验证了计算公式．通过固有频率的计算,分析了减震器对固有频率的影响以及固有频率随井深增加的变化趋势．     

耦合钻井液钻柱声波传播特性研究

钻井过程中非常规钻井液的应用,使得随钻数据无法通过传统的钻井液脉冲方式传输,迫切需要更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术。基于钻柱信道的井下信息声波传输技术是较为理想的随钻数据无线传输方式,为给声波传输系统的设计提供理论依据,针对钻柱信道中的声波传播特性进行了研究。研究结果表明:钻柱信道具有通带和阻带相间的梳状滤波器特征,频带分布具有一定的周期性和对称性特征。钻柱结构决定了其信道通阻带的分布情况,随着钻杆根数的增加通带内小谱峰的个数增加,信道传输能力下降,结构尺寸不一致会使通带变窄,声波传输性能下降。     

导向钻井中的BP神经网络解码方法

针对井下闭环旋转导向智能钻井系统中从地面到井下的下行信息传输通道问题,提出了BP神经网络解码方法.利用加速度传感器来敏感地面钻柱的运动,并通过钻柱的钻进或静止交错进行编码操作;利用近钻头DSP芯片中的BP神经网络解码算法得到地面下传的指令.设计了下井仪器,多次油田试验证实了解码方法的可行性.     

井下液压脉冲发生器工作特性仿真

井下液压脉冲发生器是一种可调制脉冲射流的井下提速工具,该装置的工作原理是利用井底钻柱振动能量,采用活塞激励的方式调制脉冲射流,基于该装置工作原理,利用Matlab环境下的Simulink系统建立装置工作状态下的仿真模型,对装置的工作特性进行仿真分析。结果表明:装置调制脉冲射流的压力变化值与装置内柱塞运动规律密切相关,装置产生的脉冲压力幅值随钻头压降的增大而增大,但增长幅度逐渐变缓,随钻井液流量的增加呈线性减小趋势,随钻压的增大而增大,随转速的升高而增大,合理选取钻进参数有助于装置工作性能的进一步提升。     

基于嵌入式技术的测井面板设计及应用

提出了一种基于PC104嵌入式模块的高性能测井面板设计方案。该面板包含有数据遥传、深度、模拟及数字I/O以及专用人机交互等接口部件,可以作为高性能下井仪与通用地面系统之间的前端子系统使用。该面板在提供全面的测井仪器接口并具有强大的数据处理能力的同时,能够很好地保护所配接下井仪的知识产权。该面板在功能、性能、可扩展性、可靠性和安全性、研发周期、性能价格比等方面比传统意义上的测井面板都有改进,在一种高分辨率感应测井仪中投入现场应用,取得了合格的测井资料。     

一种单芯电缆高速数据传输方案

生产测井一般利用单芯测井电缆实现地面系统和井下仪器的数据传输.为满足日益增长的大容量数据传输需求,在分析单芯测井电缆传输特性的基础上,提出基于正交频分复用调制解调技术的高速数据传输方案,克服了单芯测井电缆固有缺陷,提高了频带利用率,是生产测井实现高速数据传输较为理想的调制解调方案,对实际测井传输系统的研制具有重要的指导意义.