油井聲傳信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與可行性研究.pdf

1、在油氣生產(chǎn)過(guò)程中，人們需要實(shí)時(shí)獲得井下信息來(lái)了解和控制井下設(shè)備的工作狀態(tài)，無(wú)論在鉆井、完井、采油、人工舉升、壓裂改造、注水還是油氣井測(cè)試中，高效、實(shí)時(shí)、可靠的井下數(shù)據(jù)傳輸方式必不可少。目前所研究的傳輸方式中，聲波傳輸以其成本低、可行性高等優(yōu)點(diǎn)成為目前研究的主要對(duì)象。早期設(shè)計(jì)的聲傳信號(hào)系統(tǒng)利用鉆桿壁作為信道，但鉆桿的周期性結(jié)構(gòu)使得某些頻段的信號(hào)發(fā)生完全衰減，限制了系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。隨著技術(shù)的發(fā)展，大部分油田已采用連續(xù)油管進(jìn)行采油，這就使得利

2、用連續(xù)介質(zhì)進(jìn)行信號(hào)傳輸成為了可能。因此，本文以連續(xù)油管為研究對(duì)象，對(duì)油管中的聲傳特性進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了聲波信號(hào)接收裝置，以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)新型的聲波信號(hào)傳輸系統(tǒng)。本文主要研究?jī)?nèi)容有:
　　(1)基于Donnell方程，研究油管壁中的聲傳播特性。分析聲波在管壁中的傳播模式，并推算固液耦合條件下，管壁在激勵(lì)作用下的振動(dòng)方程，進(jìn)而求得油管的共振頻率。研究聲波衰減特性，并有針對(duì)性的計(jì)算主要衰減模式的計(jì)算公式。
　　(2)基于第一部分聲

3、傳播特性的理論研究，利用有限元分析軟件COMSOL模擬油管壁中的聲傳播情況。設(shè)定合理的邊界條件，得到不同聲源激勵(lì)下的油管聲傳播圖，通過(guò)對(duì)比有焊縫和無(wú)焊縫情況下的壓力云圖，研究焊縫對(duì)聲波傳輸?shù)挠绊?。得到?shù)據(jù)后，利用MATLAB進(jìn)行相關(guān)的延伸計(jì)算。
　　(3)基于有限元模擬數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)聲波接收裝置。介紹了赫姆霍茲共振器和光纖傳感器的基本情況，利用電聲類比的方法計(jì)算了赫姆霍茲共振器不同尺寸參數(shù)對(duì)共振頻率的影響，計(jì)算了特定頻率下的放大器尺寸