《底部鑽柱隨鑽信息的聲傳輸機理及檢測方法研究》是依託北京航空航天大學，由李成擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：底部鑽柱隨鑽信息的聲傳輸機理及檢測方法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：李成
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實現井下隨鑽測量參數無纜上傳至地面是國內外油氣井勘探與開發的研究熱點和關鍵技術，獲取的底部鑽柱近鑽頭處動態力參數有助於分析底部鑽柱的動力學特性和建立底部鑽具組合（Bottom-Hole Assembly，簡稱BHA）的動力學模型。本項目擬利用鑽柱內低頻聲波的遠距離傳播特性，重點研究旋轉條件下不同邊界條件對旋轉模擬鑽柱內低頻聲波傳播特性的影響規律，分析隨鑽鑽柱信道的聲傳輸特性及不同波型之間的耦合，建立隨鑽鑽柱信道內低頻聲遙測信號的傳輸模型，提出一種底部鑽柱隨鑽信號的數據傳輸方法。該項目的研究可為生產測井和隨鑽測井的低頻聲遙測提供理論和方法基礎，有助於數位化油田的井下地面一體化建設，具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
實現井下隨鑽測量參數無纜上傳至地面是國內外油氣井勘探與開發的研究熱點和關鍵技術。利用鑽柱聲傳輸技術獲取底部鑽柱動態力參數及井下地層信息，對控制井眼軌跡和評估地層特性具有重要意義，且具有受地層影響小、可實現100 bit/s較高傳輸速率，且前期投入少、套用範圍廣泛等優點，近年來受到國內外石油界日益廣泛的關注，已成為當前隨鑽測井的發展方向。但實際鑽柱主要由多節鑽桿與管箍相連而成，具有周期性結構，同時隨鑽測井作業將產生大量的噪聲，主要包括由地面設備的電力或機械系統產生的地面噪聲和由井下鑽頭擊破岩層所產生的井下噪聲，且聲波在鑽柱中傳輸不具有方向性，造成聲波在傳輸過程中存在色散現象和多重回波，導致鑽柱聲傳輸特性變差。 為此，本項目利用鑽柱內低頻聲波的通阻帶梳狀濾波器頻譜特性，構建與改進了模擬鑽柱聲傳輸特性實驗平台，分析了模擬鑽柱內低頻聲波傳播的影響規律。並且，重點針對周期性鑽柱信道記憶體在的通阻帶特徵、複雜回波噪聲、碼間干擾嚴重等問題，開展了理論特性與仿真分析，以及信道內聲傳輸特性的相關實驗研究。 1. 利用上、下行信道的瞬態脈衝回響，構建了回波噪聲抑制模型，提出了雙聲接收器的檢測方式，在單接收器和雙接收器模式下時域和頻域仿真分析了鑽柱內聲信號的傳輸特性，並實驗驗證了雙聲接收器檢測方式的有效性； 2. 結合信道內噪聲特徵和隔聲阻帶中心頻率，設計了一種具有周期性凹槽的隔聲體結構，將隔聲體引入鑽柱信道，套用鑽柱內一維低頻縱波傳輸的有限差分算法，時、頻域仿真分析了隔聲體在信道內的隔聲性能，可實現較寬的隔聲頻帶； 3. 針對鑽柱信道的多徑傳輸特性，基於短鑽桿條件下多載波傳輸的實驗分析，綜合考慮地面噪聲和信道內多徑回波干擾，引入OFDM多載波調製技術，並利用最小均方自適應均衡，進行了多載波調製聲信號傳輸性能仿真，可實現比傳統PSK調製更低的誤碼率， 在周期性結構信道內聲信號傳輸特性的仿真分析與實驗研究的基礎上，本項目提出了底部鑽柱隨鑽信號的振動噪聲與回波抑制方法，通過改善信道容量，提高信噪比，實現較高速率的穩定數據傳輸。該項目的研究不僅可為生產測井和隨鑽測井的低頻聲遙測提供理論和方法基礎，也有助於數位化油田的井下地面一體化建設。
