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    青海十一选五:毕业论文开题报告-测斜仪系统设计.doc 12页

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    PAGE 中 北 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名: 学 号: 学 院: 计算机与控制工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 设计题目: 测斜仪系统设计 指导教师: 2015年 4 月 2 日 毕 业 设 计 开 题 报 告 选题依据: 文 献 综 述 1.1 课题研究的背景及意义 在当今的国际竞争中,能源一直都是各个大国竞相争取的核心,尤其是对石油能源的竞争,早已经超出了单纯的商业范畴,俨然变成了国与国之间经济、政治甚至军事斗争的源头。而由于石油本身的不可再生以及不可替代性,它注定将在很长一段时间里作为重要能源在国际舞台上扮演不可替代的角色[1]。而我国作为发展中国家,对石油的消费需求与日俱增,从上世纪 90 年代起,我国石油的日均缺口就一直保持着两位数的年增长速率,这也大大加剧了对石油进口的依赖。因此石油已经成为了世界经济发展的重要战略资源,受到世界各国密切关注[2]。 近年来,随着石油开采的逐渐深入,大量优质的易开采的油田消失殆尽,越来越多的石油储备转向隐性的,石油勘探的环境日渐恶劣,勘察开采的难度逐渐加大,越来越需要依靠精密的测量仪器,测斜仪正是这当中不可或缺的一种[3]。 测斜仪的应用十分广泛,不仅是石油勘探,在地质监察中也有很大用处[4]。例如检测工程侧向运动、监测钻孔偏差等。作为工程监测仪器,测斜仪的精度、速度以及对外界环境的抗干扰性是确保工程顺利进行的前提和基础。尤其在石油勘探过程中,油井井眼的轨迹至关重要,井眼是否能够准确按照预定的轨迹前进,决定了该井最终是否能到达到目的层,是否能够出油。对新油井的勘探以及老油井的二次开发,都需要测量油井的井斜角、方位角等参数,以此来确定实际的井眼轨迹,从而判断是否有油[5]。 目前市场上存在着许多种类的测斜仪,但是提高测斜仪器的速率和准确性一直以来都是技术研究的重点。近些年来科学技术不断的发展进步,自动控制、通信以及计算机等技术已经被广泛的应用于测斜系统中。本文设计的基于单片机的连续测斜仪系统就是以单片机为控制器件,控制对传感器进行数据采集,通过DSP对采集数据进行计算[6],最后在计算机上进行显示和操作,用户可以通过计算机的操作界面简单方便的进行监测和使用,同时计算机能够储存每次测量的数据,用于以后的分析。这样既提高了工作效率,又能够实时监测分析数据,及时发现问题,避免了资源的浪费。 1.2 国内外测斜仪技术的发展及趋势 测斜仪器的应用和发展已经有70多年的历史了,大致可以分为三个阶段。一是虹吸测斜技术,这种技术操作复杂,测量速度慢,基本已经淘汰;二是照相测斜技术,国外使用较多的是单点、多点照相仪,这种测斜仪最大的缺点就是读数据十分困难,大多也已经淘汰;三是电子测斜技术,随着新材料、新技术迅猛发展,尤其是微电子、传感器以及集成电路的不断革新,同时各种钻孔工程对轨迹精度要求越来越高,带来了测斜技术的飞速发展,目前大多数先进国家使用加速度计和磁通门研制成的测斜仪器,应用十分广泛[7-8]。 同时,在惯性导航系统中,使用了加速度计和陀螺仪的设计,实现了高精度的测量和控制[9]。后来国外科研机构把捷联惯导导航定位技术引用到测斜仪系统,成功研制了基于陀螺仪的测斜仪。而随着陀螺仪技术的不断进步,陀螺测斜仪也在逐渐更新。例如早期的框架式陀螺测斜仪,后来的悬浮陀螺测斜仪以及双轴速率陀螺测斜仪等。现阶段由于光纤陀螺的高可靠性、高耐冲击性以及低功耗等特点,基于光纤陀螺测斜仪的研究正在进行[10-11]。陀螺测斜仪产品技术先进,在抗干扰性和测量精度上都是理想的精密仪器,但是其成本过高,不能满足一般的工程要求。 测斜仪器由于在井下工作,数据传输需要经过电缆,而这就会对仪器的运行带来影响。为了消除这种干扰,美国和瑞典等国研制了存储器式的钻孔测斜仪。它的工作原理是先进行测量,把传感器采集到的各组数据先储存在存储器之中,过后再把数据传输到计算机,计算机通过处理数据显示结果。瑞典的 RE-FLEX EMS 多点电子测量棒[12]是这一技术的典型代表。 总体来说国外的测斜技术发展较快,很多新型的测斜仪器不断涌现。便携化、更高的精度要求、更强的抗干扰性以及数据无线传输等都是未来测斜仪技术发展的方向。 国内对测斜仪技术的研究开发较晚。直到 80 年代中后期,我国大部分油田依旧采用罗盘式照相单、多点测斜仪钻井,这种测斜仪器使用过程中存在着很多问题,通常应用在一些易于开采的油井[13]。1986 年地质矿产部华东石油地质局基于偏心摆机构测量井斜的方法,设计了自调式机械式测斜仪,可是仪器的机械结构过于复杂,最终未能用于工程实际。上世纪 90 年代初期,由于对石油钻井测斜装置要求的不断提高,开始大量引进国外先进测斜仪,通过对国外先进

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