《隨鑽測井數據聲波無線傳輸方法研究》是依託電子科技大學,由張偉擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：隨鑽測井數據聲波無線傳輸方法研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張偉
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨鑽測井數據傳輸是實現智慧型化鑽井的關鍵技術之一，聲波無線傳輸技術是利用沿鑽柱系統傳播的彈性波為載波，將測量數據傳輸到地面的一種隨鑽數據傳輸技術，其傳輸速率比泥漿脈衝傳輸、電磁波傳輸等無線傳輸技術要高1～2個數量級，是一種新興的、有發展前途的隨鑽數據遙傳技術。然而鑽井過程中由鑽井設備、泥漿的循環等產生的聲波噪聲以及信號在介質中傳播的衰減吸收，特別是鑽桿接頭的高反射性，使得鑽柱的脈衝回響持續達數百毫秒，這將造成嚴重的碼間干擾，並最終導致信道的傳輸能力大幅下降。針對這一難題，本課題在深入分析鑽柱系統的聲傳播特性的基礎上，提出基於SC-FDE技術的聲波無線傳輸通信系統模型，並研究適合於聲波傳輸信道特性的信道編解碼技術以及隨鑽數據的調製解調技術，降低誤碼率、提高傳輸的可靠性。同時提出利用改進的粒子群-小波神經網路在井口對隨鑽環境強噪聲背景下的聲波信號進行檢測和提取，最大限度地消除噪聲，提高傳輸能力。
結題摘要
在國家自然基金青年項目資助下，本項目按照申請書的內容和預定目標，以隨鑽測井數據在周期性鑽柱上的聲傳輸為研究對象，圍繞以下四點內容展開了系統研究，這其中包括：一、井下周期性鑽柱聲波信道模型理論分析及仿真；二、構建聲波無線傳輸通信系統模型；三、強噪聲背景下微弱聲波信號的去噪和檢測；四、傳輸系統工程設計及實驗樣機研製。項目組首先由鑽桿和接箍周期性級聯的鑽柱聲波信道進行了理論建模和仿真分析，結果顯示深井的無線信道呈現明顯的梳狀濾波器特性，由通帶和阻帶分割，通帶和阻帶相間分布；同時，可以觀察到，頻率越高，通帶的頻寬越窄，而阻帶則越寬；隨著鑽柱級聯數增加，信號衰減越大，通帶越窄，通阻帶向低頻偏移。接著研究了基於矢量OFDM技術的隨鑽數據聲波傳輸系統模型，在此基礎上，研究了適用於鑽桿信道的編碼技術以進一步降低系統的誤碼率。接著研究了基於改進粒子群小波神經網路算法的強噪聲背景下微弱聲波信號的去噪和檢測方法，探索了三種粒子群尋優算法，並利用改進的粒子群算法來訓練小波神經網路，大大提高了網路的收斂速度和收斂精度，實際套用到聲波信號檢測中，取得了較好的效果。最後項目組從工程實現的角度出發，進行了傳輸系統工程設計及實驗樣機研製。 受本自然基金青年項目資助，項目在執行的三年期間，發表相關期刊和會議論文15篇，授權中國發明專利3項，申請中國發明專利2項，登記軟體著作權1項。項目負責人及相關參研人員參與國際學術會議4人次，相關的關鍵算法作為核心成果獲得省部級科技進步三等獎2項。 以上取得的成果基本達到本項目的考核指標和預期目標，為尋求適應隨鑽測井數據聲波無線傳輸的通信系統及套用提供了理論支持與實踐指導。
