随钻测量系统泥浆脉冲解码及地面通信单元的设计与实现

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1、中图分类号：TN73论 文 编 号 ：10006ZY1202126硕 士 学 位 论 文随钻测量系统泥浆脉冲解码及地面通信单元的设计与实现作者姓名学科专业指导教师培养院系李艳军电子与通信工程林国钧电子信息工程学院Design and implementation of the mud pulse decoding andthe ground communication unit on the MWD systemA Dissertation Submitted for the Degree of MasterCandidate: Li YanjunSupervisor: Lin Gu

2、ojunSchool of Electronic and Information EngineeringBeihang University, Beijing, China中图分类号：TN73论文编号：10006ZY1202126硕士学 位论文随钻测量系统泥浆脉冲解码及地面通信单元的设计与实现作者姓名申请学位级别指导教师姓名职称学科专业研究方向学习时间自论文提交日期年年月月日日起至论文答辩日期年年月月日止日学位授予单位学位授予日期年月日关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资

3、料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得北京航空航天大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意北京航空航天大学有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的

4、全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：年年月月日日摘要“随钻测量系统泥浆脉冲解码及地面通信单元”课题来源于胜利钻井院的项目 “无线随钻测量技术”，并且是其中一项关键内容。地面解码单元作为随钻测量系统的核心部分，通过通信单元采集泥浆脉冲信号，并对其进行正确的处理并解算。但由于国外的技术封锁，国内的地面系统还处于不成熟的阶段，还存在一定的缺点。因此对于国内钻井工程技术来说，本课题的研究具有较大的意义。首先，本课题进行了泥浆脉冲解码单元的设计与实现。地面解码单元

5、主要体现在：通过对泥浆脉冲压力信号的实时处理和解算，将井下钻井数据显示到地面计算机界面中，并同时发送到远端司钻显示单元，从而指导钻井人员作业的过程。本文通过 VS2010 平台对地面解码软件进行了模块化设计及实现，并进行现场测试，最终完成了操作简单，软件稳定的解码单元，且充分满足了井场人员的基本用户需求，并能有效指导工程作业。其中，对泥浆脉冲信号进行有效地滤波，并能根据滤波后信号提取出有用脉冲的过程，则是解码工作的一个关键技术。本文对泥浆脉冲压力信号的特性及其噪声影响因素进行了分析，并对压力信号的频域特性和幅值特性有了深入的认识。在此基础上，本文进行了对泥浆脉冲信号的滤波算法的研究和仿

6、真，最终采用 FIR 低通滤波器和方波相关器对信号进行处理，从而滤除了信号中的高频噪声，增大了有用信号幅值，最终提高了解码的正确性。现场试验结果表明，该算法能有效地提取出有用信号，符合工程应用的要求。此外，本文还对地面通信单元进行了设计和实现。通信单元通过 USB 总线将泥浆脉冲数据发送到解码软件，并通过射频信号将解码软件解算的实际钻井数据发送到远端司钻显示单元。通信单元采用 ARM 架构，并设计添加了射频通信模块，能够完全保通信可靠性和稳定性，完全满足井场测井工程和工作人员的需求，且符合工程要求。关键词：随钻测量，泥浆脉冲，解码iAbstractThe issues which is

7、 the mud pulse decoding and the ground communication unit on the MWD systemcomes from the program “Wireless MWD technology” in Sinopec Drilling Technology Research Instituteand is a key technology of it. As the core of the M