钻井泥浆漏失检测技术研究

摘要

在钻井过程中，泥浆漏失时有发生。对当地环境造成很大污染，增加了钻井成本。如何快速准确找到漏失层位成为解决问题先决条件。目前在漏失层位测量方法中采用较多的有两种，一是用温度传感器监测井下不同深度处的温度变化情况另一种是采用转子流量计测流量的方法。两种测量方法都有各自的弊病。
　　本论文在研究了目前所使用的技术手段，从而提出了以超声时差和超声多普勒两种流量测量方法互相搭配，实现泥浆测漏仪的功能。首先分析了泥浆漏失的机理。研究了超声多普勒测量与超声时差法测量原理，分析了其在泥浆测漏仪上的适用性。
　　在理论的基础上，设计了地面测深系统，超声多普勒法与超声时差法两种测量方法搭配的井下流量测量系统。在小波检测突变点的理论基础上，利用VC++开发了相应的应用程序。
　　最后在实验室进行了室内模拟测试。分别对深度计量及时差与多普勒流量测量性能进行了测试，测试结果表明该系统能对深度及流量进行准确的测量。进而表明整个系统能准确的判断泥浆漏失的位置。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．3 国内外现状以及发展趋势

1．4 本文的主要研究内容及结构

第二章 钻井泥浆漏失测量理论

2．1 钻井泥浆漏失机理

2．2 超声波流量计在泥浆测漏应用的适用性

2．3 超声流量测量理论

2．3．1 超声波流量计的分类

2．3．2 时差法超声波流量计测量理论

2．3．3 多普勒法超声波流量计测量理论

2．4 本章小结

第三章 钻井泥浆漏失检测系统总体结构设计

3．1 系统总体方案设计

3．1．1 井下测漏系统

3．1．2 地面系统

3．1．3 井下系统

3．2 系统的设计特点

3．3 本章小结

第四章 钻井泥浆漏失检测仪地面系统的实现

4．1 地面系统总体设计方案

4．2 地面系统的深度计量系统硬件设计

4．2．1 LS7083介绍

4．2．2 地面系统显示电路设计

4．2．3 地面系统与计算机通信电路设计

4．3 地面系统的软件设计

4．3．1 STM32F207芯片及开发环境

4．3．2 地面系统总体软件设计

4．3．3 地面系统深度计量软件设计

4．3．4 地面系统数据存储软件设计

4．3．5 通信软件设计

4．4 本章小结

第五章 钻井泥浆漏失检测仪井下系统的实现

5．1 超声换能器的选择

5．2 多普勒法超声流速测量电路设计

5．2．1 多普勒超声信号发射电路

5．2．2 回波信号接收电路

5．2．3 低噪声放大电路

5．2．4 波形发生电路

5．2．5 多普勒频移信号解调电路

5．3 时差法流速测量电路设计

5．3．1 TDC模块电路设计

5．3．2 收发电路设计

5．3．3 信号调理电路设计

5．4 时钟电路

5．5 数据存储电路

5．6 井下系统软件设计

5．6．1 TMS320F2812芯片及开发环境

5．6．2 井下系统软件的总体设计

5．6．3 DDS驱动程序

5．6．4 A／D采集程序

5．6．5 频谱分析及流速计算程序

5．6．6 数据存储及传输程序

5．6．7 时差采集程序

5．7 本章小结

第六章 地面解释原理与软件

6．1 小波分析理论基础

6．2 小波突变点检测原理

6．2 解释软件

6．3 本章小结

第七章 系统试验

7．1 试验装置与流程

7．1．1 测漏仪地面系统试验

7．1．2 井下系统试验

7．2 试验数据与结果分析

7．3 本章小结

第八章 总结

8．1 完成的工作

8．2 有待完善的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文