ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2023. №3
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.3.9
УДК: 534.213.4; 517.518.82
Регрессионная модель затухания
ультразвукового сигнала в скважине
О.В. Стукач 1,2, И.А. Ершов 2, С.В. Быков 2, И.В. Трубин 2
1 Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
101000, г. Москва, ул. Мясницкая, д. 20
2 Новосибирский государственный технический университет
630073, г. Новосибирск, пр-т К. Маркса, д. 20
Статья поступила в редакцию 13 февраля 2023 г.
Аннотация. Проблема передачи телеметрической информации требует всестороннего изучения новых каналов связи и нахождения окон прозрачности для распространения волн в полосе рабочих частот. Электромагнитные каналы связи энергетически малоэффективны и имеют низкую скорость передачи данных. У кабельных каналов связи высокая стоимость обслуживания, а передача телеметрии невозможна на больших глубинах. В статье представлены результаты разработки приёмо-передающего ультразвукового устройства для передачи телеметрической информации. Приёмник и передатчик выполнен на базе пьезоизлучателя ЗП-25. Частота передаваемого сигнала составляет 20 кГц. Для исследования распространения акустического сигнала была использована экспериментальная установка, имитирующая часть добывающей скважины. В результате была получена линейная регрессионная модель затухания акустического сигнала в скважине. Произведено сравнение с теоретической моделью распространения акустического сигнала. Обнаружено расхождение полученной модели с теоретической. Показано, что линейная регрессия согласуется с результатами экспериментов и является хорошей имитационной моделью для процесса передачи сигнала, а нелинейные эффекты в рассматриваемой полосе частот незначительны. Также экспериментально полученная модель имеет гораздо меньшее затухание по сравнению с теоретической.
Ключевые слова: измерение в процессе бурения, скважинная телеметрия, ультразвуковой канал, моделирование затухания.
Финансирование: исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-29-00024.
Автор для переписки: Ершов Иван Анатольевич, ershov@corp.nstu.ru
Литература
1. Mirmanov A.B., Stukach O.V. The System Problems in the Microwave Measurement-While-Drilling Telemetry for Controlled Drilling and Modeling in Matlab Simulink. 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS). https://doi.org/10.1109/MEACS.2014.6986885
2. Jibo L., Weining N., Sanguo L. Development of the Downhole Data Memory Releasing Device. 3rd International Conference on Mechatronics, Robotics and Automation. 2015. https://doi.org/10.2991/icmra-15.2015.106
3. Shaydurov G.Y., Potylitsyn V.S., Stukach O.V., Maikov O.A., Romanov V.V. Automation of oil and gas exploration by active seismic electric method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. V.537. https://doi.org/10.1088/1757-899X/537/5/052012
4. Stukach O.V., Mirmanov A.B., Goponenko A.S. Microwave equipment for MWD front-end radiolink in the Borehole pipes. 12th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE). 2014. P.427-430. https://doi.org/10.1109/APEIE.2014.7040933
5. Yang L., Yuntao S. A High-Speed Data Transmission Design Using Single-Core Cable. Third International Conference on Intelligent Networks and Intelligent Systems. 2010. P.513-516. https://doi.org/10.1109/ICINIS.2010.124
6. Liu K., Li X., Wang T., Zhang Y., Li L. New Electromagnetic Transmitter for EM-MWD System Based on Embedded RTOS: uc-OS III. IEEE 4th International Conference on Signal and Image Processing (ICSIP). 2019. P.299-303. https://doi.org/10.1109/SIPROCESS.2019.8868881
7. Wei Z., Yibing S., Yanjun L. Design of acoustic wireless remote transmission system for logging-while-drilling data. IEEE 11th International Conference on Electronic Measurement & Instruments. 2013. P.53-57. https://doi.org/10.1109/ICEMI.2013.6743037
8. Han W.K., Kumar L.S., Guan Y.L., Sun S. Design of coded digital telemetry system for acoustic downhole channel with drilling noise. 9th International Conference on Information, Communications & Signal Processing. 2013. P.1-5. https://doi.org/10.1109/ICICS.2013.6782969
9. Tennent R.W., Fitzgerald W.J. Passband complex fractionally-spaced equalization of MSK signals over the mud pulse telemetry channel. First IEEE Signal Processing Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications. 1997. P.5-8. https://doi.org/10.1109/SPAWC.1997.630045
10. Berro M.J., Reich M. Signal Transmission in Boreholes and its Processing in MATLAB. The 17th annual conference of the International Association for Mathematical Geosciences, IAMG. 2015.
11. Hutin R., Tennent R.W., Kashikar S.V. New Mud Pulse Telemetry Techniques for Deepwater Applications and Improved Real-Time Data Capabilities. SPE/IADC Drilling Conference. 2001. https://doi.org/10.2118/67762-MS
12. Su Y., Sheng L., Li L., Bian H., Shi R., Zhuang X., Chin W. Strategies in High-Data-Rate MWD Mud Pulse Telemetry. J. Sustainable Energy Eng. 2014. V.2. №3. https://doi.org/10.7569/JSEE.2014.629515
13. Zhang Y., Xiong K., Di X., Du G., Qiu Z. RaptorQ code based adaptive real-time transmission scheme for M/LWD system. 5th IET International Conference on Wireless, Mobile and Multimedia Networks (ICWMMN 2013). 2013. P.141-144. https://doi.org/10.1049/cp.2013.2395
14. Cheng S., Hu Y. A novel signal processing algorithm for measurement while drilling (MWD) system. 40th Chinese Control Conference (CCC). 2021. P.3105-3109. https://doi.org/10.23919/CCC52363.2021.9550142
15. Солдатов А.И., Чиглинцева Ю.В. Теоретическое и экспериментальное исследование акустического тракта скважинного глубиномера. Известия Томского политехнического университета. 2009. Т.315. №4. С.85-89.
16. Солдатов А.И. Ультразвуковая аппаратура с волноводным акустическим трактом. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). Томск. 2011. 291 с. https://earchive.tpu.ru/handle/11683/6658
Для цитирования:
Стукач О.В., Ершов И.А., Быков С.В., Трубин С.В. Регрессионная модель затухания ультразвукового сигнала в скважине. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2023. №3. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.3.9