基于压力脉冲的周期注水地面测控系统研究

作     者：邢书晨 

作者单位：西安石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：党瑞荣

授予年度：2024年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：周期注水 压力脉冲通信 下传指令编码 

摘      要：油田注水是保持地层压力、提高原油产量必不可少的措施,是保证原油稳产高产的重要环节。本文研究一种基于压力脉冲的周期注水地面测控系统方法。旨在对井下的多个注水层通过地面下传脉冲信号实现无线分层注水控制。论文的主要工作和研究成果如下: 为消除电缆通信和传输在井下高温高压环境下长期工作的不可靠问题,通过地面产生压力脉冲的方法,将井筒流体作压力传输介质,建立了井下与地面的压力脉冲传输通道,设计了压力脉冲传输的总体方案,研究了地面产生压力脉冲及相关时序控制的方法,实现了地面与井下分层脉动注水的无线通信系统。 为提高信息传输效率,减少可能的误码率,研究了压力脉冲信号的编码体制,在缺少传统通信电路中同步时钟的情况下,设计了脉冲发生器动作次数少、抗干扰能力强的组合码编码方案。并且对组合码的时槽数和脉冲数的选择进行了仿真验证,最终选用了17N3M组合编码方案,既降低了能耗又提高了传输可靠性。完成了压力脉冲地面测控系统的软硬件设计,采用C语言设计了地面单片机执行程序,设计了核心电路板。系统通过串口通信实现了PC端对流量和地面管道压力信息的实时监控,以及向井下发送指令信息的功能。 通过实验测试,验证了所设计的压力脉冲地面测控系统能够有效地实现注水过程中的地面下传指令编码信息,实现了基于压力脉冲的通信系统,系统通信速率为0.12bps。在实际应用中具有较高的稳定性和可靠性,为油田注水控制提供了一种有效的技术解决方案。