Регулирование мощности сигнала телесистемы с электромагнитным каналом связи в процессе бурения скважины

• Автор: Старцев, Андрей Эврикович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Ухта
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Анализ состояния средств и методов организации канала передачи информации с забоя скважины на поверхность
1.1 Анализ современных методов организации канала передачи
информации с забоя скважины на поверхность
1.2 Сравнительный анализ современных технических решений,
применяемых в ТС с электромагнитным каналом связи
Глава 2 Методики исследования и измерения параметров забойной информационной телесистемы с электромагнитным каналом связи по колонне бурильных труб и буровому раствору в затрубном пространстве
2.1 Представление бурильной колонны, как линии с распределенными
параметрами
2.2 Анализ забойного двухтактного ШИМ формирователя на основе метода пространства состояний
2.3 Методика измерения удельного электрического сопротивления бурового раствора
2.4 Методика измерения погонной электрической проводимости
наружного защитного слоя бурильных труб
Глава 3 Математическая модель электромагнитного канала связи по бурильной колонне
3.1 Анализ частотных характеристик электромагнитного канала передачи
информации при использовании стандартных бурильных труб с нанесенным защитным покрытием
3.2 Экспериментальное исследование удельной электропроводности бурового раствора
3.3 Оптимизация частотного диапазона канала передачи информации при работе со стандартными буровыми растворами
3.4 Определение диапазона допустимых значений удельного сопротивления бурового раствора
3.5 Исследование выходного каскада забойного ШИМ формирователя синусоидальных колебаний методом переменных состояния
3.6 Построение непрерывной линеаризованной модели ШИМ
преобразователей
Глава 4 Анализ качественных показателей забойного ШИМ генератора с учетом регулирования амплитуды выходного сигнала
4.1 Режим работы выходного каскада забойного генератора
синусоидальных колебаний с наибольшим КПД
4.2 Исследование влияния регулирования мощности забойного излучателя на статические модуляционные характеристики в режимах АО и ЕЮ
4.3 Определение амплитуды высших гармонических составляющих выходного напряжения ШИМ формирователя в режиме ВИ
Глава 5 Анализ энергетической эффективности забойного ШИМ генератора, реализующего способ регулирования мощности излучателя, по каналу двусторонней передачи информации
5.1 Алгоритм и структурная схема устройства регулирования мощности излучателя, по каналу двусторонней передачи информации
5.2 Оценка энергетической эффективности выходного каскада забойного излучателя для режима работы с переменной амплитудой выходного сигнала

5.3 Оценка энергетической эффективности изменения мощности забойного излучателя в функции глубины разбуриваемой скважины.
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение
Вопрос совершенствования энергетического потенциала забойных телесистем приобретает все возрастающую актуальность в связи появлением в последние десятилетия скважин со сложной траекторией, горизонтальных, многозабойных и необходимости восстановления бездействующих скважин путем бурения дополнительных стволов. Практика показывает, что успешное бурение подобных скважин без телеметрических систем невозможно. Для эффективного управления процессом бурения скважин необходимо знание фактических режимов бурения, параметров траектории ранее проведенного ствола и прогноз траектории вновь проводимой части ствола на забое скважины, технологических параметров в призабойной зоне для предупреждения аварийных ситуаций. Определение этих показателей по данным наземных приборов или во время остановок бурения сопряжено со значительными погрешностями или вообще невозможно.
Широкое распространение автономных бескабельных систем, как наиболее неприхотливых с точки зрения эксплуатации, делает задачу их совершенствования, особенно актуальной в силу их автономности. Наиболее очевидным представляется повышение их энергетической эффективности на основе реализации режима работы, обеспечивающего максимальный коэффициент полезного действия всех элементов, образующих канал передачи информации.
Все вышесказанное позволяет сделать вывод об актуальности проблемы совершенствования забойных телесистем с учетом влияния их технических характеристик на технологию бурения, успешное решение которой является одним из существенных факторов в повышении экономических показателей процесса бурения направленных скважин по проектному профилю.

и (у) = и2с1г(уу) + 12гв5к{уу) Ну) = узКуу) + 1ъск(уу)

(2.3)
где и (у) и /(>’)- комплексы напряжения и тока в линии в произвольной
точке линии на расстоянии у от ее конца;
у = [(Я01 + Д02) + ]соЬ0 ] [(С0) + ]со (С0)] = а + у/? - постоянная
распространения линии;
а - коэффициент затухания волны на единицу длины линии;
/3 - коэффициент фазы, представляющий собой изменение фазы волны на единицу длины линии.
Передачу энергии с забоя на поверхность можно рассматривать как два одновременных взаимосвязанных процесса распространения волны тока и волны напряжения. При этом согласно теории [51] максимальным КПД будет обладать линия нагруженная на сопротивление нагрузки, равное волновому сопротивлению линии, т.е 2Н-2В
В случае, если условие 2и = 2В не выполняется, на приемнике, для которого 2Н 2В происходит отражение падающих волн тока и напряжения, с коэффициентами отражения
[(/<01 "02 ) 2® А)
[((г0) +Ду(С0)]
- волновое сопротивление линии.
Ки - коэффициент отражения по напряжению,