《空气钻井安全监测系统的研究与开发》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气钻井安全监测系统的研究与开发（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国石油大学（华东） 硕士学位论文 空气钻井安全监测系统的研究与开发 姓名：李进 申请学位级别：硕士 专业：机械工程 指导教师：刘衍聪 20100401 摘要 空气钻井作为一种新的钻井模式，具有提高钻速、稳定地层和防止岩屑污染等诸多 优点，因此在我国川渝、新疆等地区得到了广泛的应用。新的钻井方式也带来了一些新 的问题，国内针对空气钻井的数据采集系统存在着井下燃爆误判、井深测量误差较大和 现场数据总线传输布线复杂等不足。本文通过对多传感器数据融合技术、绞车信号处理 和无线通讯技术进行研究，对现有系统的不足提出了完善和改进的方案，并在此基础上 设计开发了一种小型化、组合灵活，可实现无线通信的空气钻
2、井安全监测系统。 本文通过对多传感器数据融合技术的研究，建立了基于模糊逻辑法的井下燃爆监测 数学模型，实现了对现场多传感器数据的融合，并用现场数据验证了数学模型的可靠性。 针对用绞车传感器测量井深误差较大的问题，应用单片机代替常用的硬件电路实现绞车 信号的鉴相和计数，从原理上减小了硬件电路复杂性引起的测量误差。针对现有系统现 场数据总线传输复杂的问题，通过无线通讯技术的研究，设计了系统的无线通讯方案， 采用小型数传电台实现了信号采集端与工控机之间的数据无线传输。基于以上研究，确 定了空气钻井安全监测系统的组成结构和性能，并选择了满足系统要求的传感器、单片 机、数据采集模块等硬件的类型和型号，以
3、保证系统功能的实现。基于V B 6 0 和A c c e s s 数据库进行上位机软件的设计和开发，实现了钻井数据实时采集及显示、钻井状态判断、 钻井故障报警、实时数据存储、历史数据存储及查询、数据的输出等功能。最后对系统 进行了抗干扰设计，并制作出了系统的样机。 系统在川l 渝地区的空气钻井过程中进行了试验和应用，达到了设计的要求。通过对 本系统的设计，为更成熟的空气钻井安全监测系统的开发总结了经验。 关键字：空气钻井，燃爆监测，井深测量，无线通讯，系统开发 R e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n to fS a f e t yM o n i t o
4、r i n g S y s t e mf o rA i rD r i l l i n g L iJ i n ( M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ) D i r e c t e db yP r o f L i uY a n c o n g A b s t r a c t A i rd r i l l i n ga san e wd r i l l i n gm o d e l ，w i t l li n c r e a s e d d r i l l i n gs p e e d ，m a i n t a i nt h e s t r a t i
5、 g r a p h i cs t a b i l i t ya n dp r e v e n tt h ec u t t i n g sW a sc o n t a m i n a t e d ，a n dm a n yo t h e ra d v a n t a g e s ， m a k e st h ea i rd r i l l i n gt e c h n o l o g yt ob ew i d e l yu s e di nC h i n a SS i c h u a n ，C h o n g q i n g ，X i n j i a n g a n do t h e rr e
6、 g i o n s T h en e wd r i l l i n gm e t h o d sh a v ea l s ob e e ns o m en e wp r o b l e m s ，b u tt h e d o m e s t i ca i rd r i l l i n gd a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mh a ss o m ed e f i c i e n c i e s ，s u c ha sm i s j u d g eo f u n d e r g r o u n de x p l o s i o n ，w e l ld e
7、 p t hm e a s u r e m e n te r r o ri sl a r g e r , s i g n a ll i n ed i s t r i b u t i o n c o m p l e xa n dS Oo n T h et h e s i ss t u d i e st h em u l t i s e n s o rd a t af u s i o nt e c h n o l o g y , w i n c hs i g n a l p r o c e s s i n ga n dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n
8、t e c h n o l o g yt oi m p r o v i n gt h ee x i s t i n ge q u i p m e n t d e f i c i e n c i e s ，T h e nd e v e l o pas y s t e mn a m e ds a f e t ym o n i t o r i n gs y s t e mf o ra i rd r i l l i n g ，w h i c h h a v et h ef o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s ：s m a l l ，c o m b
9、i n e dw i t haf l e x i b l e ，w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n s a n dS Oo n T h r o u g ht h er e s e a r c ho fm u l t i - s e n s o rd a t af u s i o nt e c h n o l o g yr e s e a r c h ，e s t a b l i s h e dt h e m a t h e m a t i c a lm o d e lf o ru n d e r g r o u n db l a s t i n g
10、m o n i t o r i n gb a s e do nf u z z y l o g i cm e t h o d T h e n r e a l i z e do n s i t em u l t i - s e n s o rd a t af u s i o na n d v e r i f yt h er e l i a b i l i t yo ft h em a t h e m a t i c a lm o d e l I no r d e rt or e d u c et h em e a s u r e m e n te r r o ro fw e l ld e p t
11、h , u s i n gM C U r e p l a c et r a d i t i o n a lh a r d w a r e c i r c u i ta c h i v e dd r a w w o r k ss i g n a lp h a s ej u d g ea n dc o u n t i n g B e c a u s eo ft h ec o m p l e x i t yo ft h ed a t a t r a n s m i s s i o ni nd r i l l i n gs i t e ，t h es y s t e mu s e saw i r e
12、l e s st r a n s m i s s i o nd e s i g n T h r o u g ht h e r e s e a r c ho fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y ，s y s t e mu s e sas m a l ld a t ar a d i ot oa c h i e v e s i g n a l Sa s y n c h r o n o u ss e r i a lc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h es i g n a
13、 la c q u i s i t i o na n dt h eI P C B a s e do nt h e s es t u d i e st od e t e r m i n e dt h ec o m p o s i t i o na n dp e r f o r m a n c e so ft h es y s t e mt h e n s e l e c t e dt h es e n s o r , m i c r o c o n t r o l l e r , d a t aa c q u i s i t i o nh a r d w a r em o d u l et y
14、p ea n dm o d e lt o e n s u r et h er e a l i z a t i o no fs y s t e mf u n c t i o n s D e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h es o f t w a r es y s t e m b a s e do nV B 6 0a n dA c c e s sD a t a b a s e ，t oa c h i e v et h ef u n c t i o n so fr e a l - t i m ed r i l l i n gd a t a I l a c
15、q u i s i t i o na n dd i s p l a y , d r i l l i n gc o n d i t i o n sj u d g e ，d r i l l i n gf a u l t sa l a r m ，r e a l - t i m ed a t as t o r a g e ， o r i c a ld a t as t o r a g ea n dq u e r y , d a t a SE x c e le x p o r ta n dS Oo n T h e np r o d u c eas y s t e m p r o t o t y p eu
16、 s i n ga n t i - i n t e r f e r e n c ed e s i g n T h es y s t e mw a st e s t e da n da p p l i e di nS i c h u a na n dC h o n g q i n gr e g i o n s ，r e a c h e dt h e r e q u i r e m e n t so ft h ed r i l l i n gs i t e sT h r o u g ht h es y s t e md e s i g n ，s u m m e du pt h ee x p e r i e n c ef o r t h ed e v e l o p m e n to fS a f e t yM o n i t o r i n gS y s t e mf o rA i rD r i l l i n g K e y w o r d s ：A i rD r i l l i n g ，B u r n i n ga n dB l a s t
