在石油天然氣開(kāi)采過(guò)程中,生產(chǎn)井出砂是采油生產(chǎn)中遇到的最重要的且不可避免的難題之一。合理范圍的出砂會(huì)提高油氣井的產(chǎn)量,但過(guò)度出砂會(huì)造成油氣井損壞、產(chǎn)量減少,而超聲相控陣列油氣井出砂信號(hào)檢測(cè)電路的研究可以對(duì)油氣井的出砂狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),為油氣井生產(chǎn)提供保證。超聲相控陣列油氣井出砂檢測(cè)技術(shù)通過(guò)控制陣列換能器中各個(gè)陣元接收回波信號(hào)的時(shí)間,獲得靈活可控的超聲波合成波束,實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)物體的多角度掃查。通過(guò)調(diào)整接收端信號(hào)的延時(shí)時(shí)間并做相干累積算法,使油氣井出砂位置回波信號(hào)合成的幅度最大,并抑制其他位置的回波和能量,以此來(lái)獲得油氣井出砂的位置等信息。本文基于超聲相控陣列思想、陣列信號(hào)處理原理和高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)對(duì)油氣井出砂信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究,建立了包括超聲相控陣列信號(hào)調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)電路、數(shù)據(jù)處理電路以及上位機(jī)軟件在內(nèi)的一套油氣井出砂信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)在檢測(cè)時(shí),將高靈敏度超聲相控陣列換能器安裝在油氣管道外壁,高速砂粒撞擊管壁產(chǎn)生的超聲波信號(hào)被安裝在管道外壁的換能器拾取。整個(gè)裝置采用兩片F(xiàn)PGA控制四片A/D,實(shí)現(xiàn)8通道、超高速同步數(shù)據(jù)采集;利用FPGA內(nèi)部資源實(shí)現(xiàn)雙口RAM存... 

【文章頁(yè)數(shù)】：58 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 油氣井出砂原因
    1.3 油氣井出砂的危害
    1.4 國(guó)內(nèi)外出砂監(jiān)測(cè)方法研究現(xiàn)狀
        1.4.1 聲波法出砂監(jiān)測(cè)
        1.4.2 電阻法出砂監(jiān)測(cè)
    1.5 超聲相控陣列檢測(cè)技術(shù)
    1.6 主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)
第二章 超聲相控陣列油氣井出砂檢測(cè)技術(shù)理論
    2.1 出砂信號(hào)的產(chǎn)生
    2.2 超聲波檢測(cè)概述
    2.3 超聲相控陣列油氣井出砂檢測(cè)基本原理
        2.3.1 超聲相控陣發(fā)射原理
        2.3.2 超聲相控陣接收原理
    2.4 超聲相控陣出砂信號(hào)轉(zhuǎn)換分析
        2.4.1 超聲相控陣延時(shí)
        2.4.2 陣列信號(hào)處理
    2.5 超聲相控陣列油氣井出砂檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)
        2.5.1 超聲相控陣列換能器
        2.5.2 超聲相控陣列接收的多通道使用
    2.6 本章小結(jié)
第三章 超聲相控陣列油氣井出砂信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 總體設(shè)計(jì)方案
        3.1.1 出砂檢測(cè)接收單元設(shè)計(jì)的總體要求
        3.1.2 出砂檢測(cè)系統(tǒng)的總體框架
    3.2 信號(hào)接收與采集電路設(shè)計(jì)
    3.3 數(shù)字信號(hào)處理電路
        3.3.1 FPGA核心電路設(shè)計(jì)
        3.3.2 ARM電路設(shè)計(jì)
        3.3.3 UART接口電路設(shè)計(jì)
    3.4 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.5 PCB設(shè)計(jì)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 超聲相控陣列檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及仿真
    4.1 FPGA總體設(shè)計(jì)
        4.1.1 FPGA簡(jiǎn)介
        4.1.2 時(shí)鐘模塊
        4.1.3 SPI控制模塊
    4.2 AD采集模塊
        4.2.1 閾值判斷模塊
        4.2.2 雙口RAM存儲(chǔ)模塊
    4.3 數(shù)據(jù)通信模塊
    4.4 ARM軟件設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析
    5.1 換能器的制作與測(cè)試
    5.2 電源系統(tǒng)測(cè)試
    5.3 FPGA模塊調(diào)試
    5.4 ARM模塊的硬件調(diào)試
    5.5 信號(hào)接收與采集電路測(cè)試
        5.5.1 差分放大電路測(cè)試
        5.5.2 AD采樣電路測(cè)試
        5.5.3 時(shí)鐘同步測(cè)試
    5.6 綜合調(diào)試
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)及展望
    6.1 全文工作總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間參加科研情況及獲得的學(xué)術(shù)成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]致密油水平井出砂機(jī)理[J]. 羅楊,徐進(jìn)杰,王建忠,王鵬,王卓.  大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā). 2018(03)
[2]深層致密砂巖氣藏井筒出砂機(jī)理研究[J]. 張文茹,王妍超,張成.  石化技術(shù). 2018(03)
[3]油井出砂的危害與防砂技術(shù)研究[J]. 崔榮軍,汪洋,王新華,孫忠利.  石化技術(shù). 2017(05)
[4]高速SPI通信在多道能譜儀中的實(shí)現(xiàn)[J]. 萬(wàn)文杰,周建斌,費(fèi)鵬,李延鵬,秦泓江,喻杰.  核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù). 2017(01)
[5]油井出砂影響因素及防砂分析研究[J]. 袁偉偉,韓耀圖,龔寧,陳彬.  能源與節(jié)能. 2017(01)
[6]油氣井出砂防砂技術(shù)探究[J]. 尤誠(chéng)程.  化工管理. 2016(17)
[7]基于振動(dòng)信號(hào)分析的固相顆粒粒徑監(jiān)測(cè)方法[J]. 李文金,劉澎濤,蘇建燕,陳超,韓金良.  石油礦場(chǎng)機(jī)械. 2014(06)
[8]油田出砂機(jī)理淺析[J]. 丁瑞.  中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2013(21)
[9]基于AD9650的高速大動(dòng)態(tài)范圍數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 翁蕊周,李悅麗.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2013(19)
[10]油井出砂監(jiān)測(cè)[J]. 何保生,謝雁.  石油天然氣學(xué)報(bào). 2013(05)

博士論文
[1]相控陣超聲檢測(cè)系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 鮑曉宇.清華大學(xué) 2003

碩士論文
[1]基于超聲相控陣的車輪輪輞缺陷檢測(cè)系統(tǒng)研究[D]. 魏志輝.鋼鐵研究總院 2018
[2]可擴(kuò)展8通道超聲相控陣信號(hào)接收單元的初步研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 尹子騫.江蘇大學(xué) 2017
[3]秦皇島33-1南油田出砂預(yù)測(cè)及防砂方案研究[D]. 石磊.東北石油大學(xué) 2017
[4]油氣井出砂信號(hào)檢測(cè)與處理系統(tǒng)研究[D]. 王攀.西安石油大學(xué) 2016
[5]集氣管道出砂沖蝕監(jiān)測(cè)裝置研究[D]. 周怡諾.西南石油大學(xué) 2016
[6]基于STM32F407的微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李家偉.湖南大學(xué) 2016
[7]基于FPGA的超聲相控陣檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 仲光明.南京航空航天大學(xué) 2016
[8]基于FPGA超聲相控陣檢測(cè)設(shè)備的研究[D]. 胡夢(mèng)雪.南昌航空大學(xué) 2015
[9]基于FPGA的超聲相控陣發(fā)射/接收聚焦算法的研究[D]. 黃軍.西南交通大學(xué) 2014
[10]超聲相控陣檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 程繼隆.南京航空航天大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3649034