钻井液连续脉冲信号频域传输速度影响因素

随钻测量过程中,有效提高脉冲信号的传输速度能减少信号延迟时间,提高信号传输精度。根据连续脉冲信号传输频域模型,对影响信号传输速度的钻井液组分含量特性、钻井液水力摩擦系数以及脉冲信号频率等参数进行了计算分析。结果表明：随着钻井液密度及压缩性的提高,信号的频域传输速度降低,钻井液的含气量对速度的影响更为显著;信号传输速度随脉冲信号频率的增加而增加,并存在稳定传输频率值;钻井液水力摩擦系数越大,信号传输速度越小,而信号稳定传输频率越大。     

基于光载无线电技术的超宽带脉冲信号产生方法

提出了一种利用光纤色散特性产生超宽带脉冲信号的光学方法.对12.5G b/s伪随机序列的传输特性进行了仿真,结果表明:高斯脉冲通过光纤传输系统后,时域上获得的脉冲信号接近于FCC的超宽带脉冲波形模板,频域上获得的信号频谱接近于FCC的频谱规范.     

基于旋转阀控制脉冲重构的钻井液QPSK信号解码及误码率分析

钻井液压力正交相移键控(QPSK)调制具有高密度携带及传输井下信息特点,其信号的解调与解码关系到所携带信息的正确恢复。通过建立信号的相位解调及旋转阀转速控制脉冲重构的数学模型,研究解调系统固有干扰及信号噪声对脉冲重构的影响;根据重构脉冲的幅度判别研究信号解码的可行性;通过建立重构脉冲的信噪比数学模型,对误码率进行理论分析。结果表明,解调系统固有干扰与信号噪声均对脉冲重构产生影响,且固有干扰影响较大;脉冲重构时,相邻码元编码产生的脉冲电平差值较小,使得误码阈值降低,上述影响更易引起误码。误码率的理论计算结果与仿真分析结果基本一致,可以将误码率分析模型用于钻井液压力QPSK信号传输效果的可靠性评估。     

空间相机检测设备的高速信号传输技术

为了验证及评估空间相机检测设备的高速串行信号传输的可靠性,提出了对设备的高速信号链路进行建模及协同仿真的方法.首先建立了高速串行信号链路的混合模型,包括高速收发器通用模拟电路仿真器(HSPICE)模型、收发器晶片到封装焊球之间键合线的RLGC模型、仿真软件SIwave提取的印制电路板(PCB)布线的S参数模型和SATA连接器及其线缆的S参数模型.然后基于ADS仿真平台,通过频域的S参数仿真和时域的眼图仿真,分析了整个信号链路以及各互联结构对高速信号传输的影响.频域和时域仿真结果均表明该传输链路支持3.125Gbit/s的传输协议RapidIO最高传输速率,系统实际测试的误码率低于1×10-14.提出的建模与仿真方法也适用于其他各种高速串行传输系统.     

随钻正脉冲测井仪压力信号生成特性研究

随钻正脉冲测井仪压力波信号的强度决定了井下数据传输速率和传输距离。为了提高信号传输速率、确保信息传输准确、提高传输距离,需要对信号发生单元进行优化,以此来提高正脉冲信号强度。以旋转阀正脉冲测量仪为研究对象,利用计算流体力学(CFD)方法,对旋转阀压力信号进行仿真分析,研究了不同工况下钻井液流量和定、转子轴向间隙对脉冲信号强度的影响规律,并通过实验验证了压力波信号的特性。研究结果表明:压力信号幅值随着轴向间隙的增大而减小;增加钻井液流量可以提高信号强度,当钻井液流量由10L/s增大为35L/s时,流量的大小对压力信号幅值影响很大。     

超宽带单极子天线脉冲传输特性的分析

以超宽带单极子天线为对象,提出一种实验测量结合数值模拟的简便方法,并将其推广用于脉冲体制超宽带通信系统的设计与性能分析,测量天线系统在特定频段上的频域传输幅度和相位特性并将其转换成时域传输特性.然后利用实验数据,结合数值仿真,分析了几种脉冲信号在系统中的传输特性.接着通过比较系统采用不同收发天线对情况下的传输特性,探讨了超宽带天线的性能评估和选择.实验与仿真结果表明,这种方法对脉冲信号的波形设计、超宽带天线的性能评估与优选具有良好的效果.     

硬脆性页岩超声波透射实验研究

为了获取硬脆性页岩地层声波传播特征,以鄂尔多斯盆地井下石盒子组页岩为研究对象,采用超声波透射实验系统的分析了钻井液作用前后页岩声波时差、衰减系数、时域信号以及频域信号的特征。研究结果表明,钻井液作用后页岩声波时差增大,衰减系数增大,频域信号与时域信号均发生改变。钻井液作用后,页岩发生水化反应,声波时差与衰减系数可定量描述页岩水化动态变化,时域信号与频域信号能够定性分析页岩水化结构变化特征。超声波透射实验为硬脆性页岩水化特征的研究提供了一个新的思路。     

钻井液连续波随钻测量系统设计及风洞模拟试验

针对目前随钻测量系统数据传输速率低及设计过程中试验难度大等问题,设计基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统,并对其进行风洞模拟试验.设计基于钻井液连续波的数字通信系统,采用多进制数字频率调制方式实现井下数据上传.随钻测量系统结构包括地面信号收发装置、井底信号收发装置以及数据传输通道3个部分,给出扇形和圆形两种转阀结构的设计方案.根据相似性原理设计风洞试验的模型结构,并对数据传输进行一系列风洞模拟试验.试验结果表明,基于调频传输模式的钻井液连续波随钻测量系统可以实现更高的数据传输速率,提高工作可靠性,同时增强对环境的适应能力.     

钻井液压力多进制相移键控信号的数值建模及特性分析

通过理论建模和数值分析研究3种钻井液压力多进制相移键控(MPSK)调制方式应用于钻井液压力信号传输的可行性.利用二进制数据中相邻两位码元的组合形成携带四进制信息的数字基带控制信号,建立脉宽及脉位钻井液压力多进制相移键控调制以及正交相移键控(QPSK)多进制调制的旋转阀控制逻辑规则.通过构建钻井液压力多进制相移键控信号数学模型,研究3种MPSK信号的频域特性和传输特性.数值分析表明:由于脉位MPSK和QPSK调制方式带宽内信号能量比较大,适于数据传输;在井筒参数和载频相同条件下,钻井液信道对QPSK信号传输的影响要大于脉位MPSK调制,但从旋转阀转速控制角度分析,QPSK相对于脉位MPSK调制更容易实现,只是信号的检测和数据恢复技术相对要求较高.     

基于小波变换的MPSK符号率估计方法

数字调制信号的参数估计是非协作通信的研究重点,符号率估计是信号调制方式识别及正确解调信号的重要参数。小波在时域和频域具有优良的局部化特征,适用于信号瞬时变化特征提取。现有的使用Haar小波的符号率估计算法中都假设码元是矩形脉冲,没有考虑实际通信系统脉冲成形滤波技术的影响。针对上述问题,在带限系统模型下,考虑了脉冲成形滤波技术对信号产生的影响,使用适合带限系统信号瞬时变化特征提取的具有高阶消失矩的Daubechies(dbN)小波,结合FFT算法,提出了一种MPSK符号率估计方法。仿真结果表明,使用该符号率估计方法要比使用Haar小波性能更优越。     

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。     

水平井钻柱横向振动有限元分析

钻柱横向振动是引发钻井事故的主要原因之一,水平井由于井眼弯曲严重,钻柱偏心,容易发生钻柱横向振动。以水平井钻柱单元为研究对象,应用有限元法建立了考虑钻井液影响的钻柱横向振动方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液和钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律。编制频率计算程序,结果比较符合现场实际,为计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈横向振动发生。     

钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响

为了研究钻柱系统的振动模态以及动力学特性,利用动力学理论研究了钻柱内、外钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响。引入附加质量系数,通过线性化假设,并进行Laplace变换,导出了钻井液排量、井眼直径与钻柱外径的比值与附加质量系数的关系。研究结果表明,钻井液的存在导致钻柱的固有频率与不考虑钻井液相比有较大的下降;钻柱内、外钻井液对钻柱横向振动固有频率的作用机理不同,其中环空内钻井液对钻柱横向振动固有频率的影响要远远大于人们的估计。     

正交频分复用系统的非对称调制星座频域信道盲估计方法

针对频域信道盲估计的相位模糊问题，提出了基于非对称调制星座的频域信道盲估计方法．根据正交频分复用系统子信道的衰落相位等于该子信道调制星座旋转的角度这一特性，通过独立地估计各子信道接收信号的平均功率及调制星座旋转的角度来估计信道的频率响应．相对于预编码频域信道盲估计方法，该方法的信道估计精度高且没有误差底限，具有实现简单、易并行处理等特点．系统的对比仿真实验表明，该方法与预编码频域信道盲估计方法相比，在信噪比超过18dB时可使信道估计误差随信噪比增加线性递减．     

投影栅相位法三维检测的频域相对解相技术

为提高投影栅相位法在三维检测实际应用中的解相精度 ,分析了频谱混叠及移频方法的不准确对解相精度造成的影响 ,建立了一种新的频域相对解相技术。基于小波变换得到相对栅线图像 ,其频谱中背景成分基本消除 ,有利于有用频带的提取。同时 ,通过计算两幅图像的相对位相 ,避免了单幅图像移频方法所带来的系统误差。实例证明该技术改善了解相的精度和稳定性 ,提高了投影栅相位法的应用水平     

基于分数阶傅里叶变换的直扩通信快速线性调频干扰抑制

针对直接序列扩频系统中的线性调频干扰,将短时傅里叶变换和分数阶傅里叶变换相结合,提出了在短时傅里叶域进行线性调频干扰参数粗估计而在分数阶傅里叶域进行精确估计,并根据线性调频干扰在分数阶傅里叶域形成的脉冲位置和强度自适应选择消波区间达到抑制线性调频干扰的目的。仿真实验表明,所提出的干扰抑制方法在干信比JSR40情况下,对线性调频干扰有很好的抑制作用,位错误率BER性能可改善103倍。