一种钻井液连续波平滑相位调制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种钻井液连续波平滑相位调制方法及系统，该方法包括：根据井下传感器采集到的井下信息确定目标连续波信号；根据预设调制规则确定井下信息对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度；根据预设速度规划方法确定井下信息对应的当前载波周期内驱动电机转速变化趋势；结合调制规则以及速度规划方法在保证连续波信号相位按既定传统规则变化的条件下，平滑驱动电机的转速，同时保证驱动电机运动的连续性；根据目标连续波信号、驱动电机所需旋转角度和驱动电机转速变化趋势，通过压力波调制方程来规划全过程中的驱动电机转速，进而建立波形相位与剪切阀中转子转速和位置之间的关系，以便于实现钻井液连续波发生器中的驱动电机控制。中的驱动电机控制。中的驱动电机控制。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液连续波平滑相位调制方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种钻井液连续波平滑相位调制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着自动化钻井技术的发展，人们需要快速实时地获取尽可能多的 井下信息，使得随钻测量技术成为实现关键。目前随钻测量技术受制于 较低的信息上传速率，难以为现场决策提供有效帮助，因此井下信息传 输技术成为研究的重点。在井下信息传输技术中，钻井液连续波传输方 式属于频带传输，速率相对较高，抗干扰能力较强，具有广阔的应用前 景，因此在随钻测量技术中应用最为广泛。实现连续波信息传输的关键 之一是连续波信号的调制，现有连续波信号调制方式主要有振幅键控 (Amplitude
‑
shift keying，ASK)、频移键控(Frequency
‑
shift keying，FSK) 和相移键控(Phase
‑
Shift Keying，PSK)，其中PSK可以实现更高的带宽 利用率，且调制简单，有利于信号传输速率的提升，因此应用较为广泛。

技术实现思路

[0003]本专利技术的专利技术人发现，现有技术中基于相移键控的剪切阀型钻井液 连续波调制方法，存在钻井液信号相位改变过程中剪切阀转速突变以及 剪切阀停止转动等待信号相位变化的问题。鉴于上述问题，本专利技术实施 例有必要提出一种钻井液连续波平滑相位调制方法及系统以解决或部 分解决上述问题，本专利技术提出的技术方案如下：
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种钻井液连续波平滑相位调制方法， 包括：
[0005]根据井下传感器采集到的井下信息确定目标连续波信号；
[0006]根据预设调制规则确定所述井下信息对应的当前载波周期内驱动 电机所需旋转角度；
[0007]根据预设速度规划方法确定所述井下信息对应的当前载波周期内 驱动电机转速变化趋势；
[0008]根据所述目标连续波信号、所述驱动电机所需旋转角度和所述驱动 电机转速变化趋势，通过下述压力波调制方程，确定驱动电机各时刻转 速结果：
[0009][0010]其中，s(t)为不同时刻目标连续波信号值，A为连续波信号幅值，n 为剪切阀叶片数，为驱动电机初始旋转角度，且以剪切阀开度最大时 作为零位置点，为驱动电机各时刻转速，为连续波信号初始相位；
[0011]根据所述驱动电机各时刻转速结果控制驱动电机带动剪切阀的转 子相对定子转动，产生钻井液连续波信号。
[0012]在一个或一些实施例中，所述根据预设调制规则确定所述井下信息 对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度，包括：
[0013]将所述井下信息进行编码得到对应的编码数据；
[0014]根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内 驱动电机所需旋转角度。
[0015]在一个或一些实施例中，所述根据所述预设调制规则，确定所述编 码数据对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度，包括：
[0016]根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内 连续波信号相位差；
[0017]根据所述预设调制规则，确定所述当前载波周期内连续波信号相位 差对应的驱动电机所需旋转角度。
[0018]在一个或一些实施例中，所述预设调制规则包括第一预设调制规则 和第二预设调制规则，所述第一预设调制规则为建立编码数据与连续波 信号相位偏移量的第一映射关系，所述第二预设调制规则为建立连续波 信号相位偏移量与驱动电机所需旋转角度的第二映射关系；
[0019]所述根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周 期内驱动电机所需旋转角度，包括：
[0020]根据所述第一映射关系，确定所述编码数据对应的连续波信号相位 偏移量；
[0021]根据所述第二映射关系，确定所述连续波信号相位偏移量对应的驱 动电机所需旋转角度。
[0022]在一个或一些实施例中，所述编码数据包括当前编码数据和上次编 码数据，且所述当前编码数据和所述上次编码数据均为二进制数据；
[0023]所述根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周 期内驱动电机所需旋转角度，包括：
[0024]若当前编码器数据与上次编码数据均为0，则连续波信号相对载波 信号相位的偏移量为0，通过下式确定驱动电机所需旋转角度：
[0025][0026]若当前编码器数据与上次编码数据均为1，则连续波信号相对载波 信号相位的偏移量为π，通过下式确定驱动电机所需旋转角度：
[0027][0028]若当前编码器数据与上次编码数据不相同，通过下式确定驱动电机 所需旋转角度：
[0029][0030]其中，n为剪切阀叶片数，为上次连续波信号相对载波信号相位 的偏移量，为当前连续波信号相对载波信号相位的偏移量。
[0031]在一个或一些实施例中，所述编码数据包括当前编码数据和上次编 码数据；
[0032]所述根据预设速度规划方法确定所述井下信息对应的当前载波周 期内驱动电机转速变化趋势，包括：
[0033]获取当前编码数据和上次编码数据；
[0034]基于所述当前编码数据和所述上次编码数据根据预设速度规划方 法确定当前载波周期内驱动电机转速变化趋势。
[0035]在一个或一些实施例中，所述基于所述当前编码数据和所述上次编 码数据根据预设速度规划方法确定当前载波周期内驱动电机转速变化 趋势，包括：
[0036]若当前编码数据与上次编码数据均为0，驱动电机起始转速与驱动 电机结束转速均为0，驱动电机转速以S曲线先增加后减小；
[0037]若当前编码数据与上次编码数据均为1，驱动电机起始转速与驱动 电机结束转速均不为0，且需经过零转速点，驱动电机转速先以S曲线 减速至0，到达零转速点后以S曲线反向加速；
[0038]若上次编码数据为0，当前编码数据为1，驱动电机起始转速为0， 驱动电机结束转速不为0，驱动电机以S曲线加速运动；
[0039]若上次编码数据为1，当前编码数据为0，驱动电机起始转速不为0， 驱动电机结束转速为0，驱动电机以S曲线减速运动。
[0040]第二方面，本专利技术实施例提供一种钻井液连续波平滑相位调制参数 确定装置，包括：
[0041]目标连续波信号确定模块，用于根据井下传感器采集到的井下信息 确定目标连续波信号；
[0042]驱动电机所需旋转角度确定模块，用于根据预设调制规则确定所述 井下信息对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度；
[0043]驱动电机转速变化趋势确定模块，用于根据预设速度规划方法确定 所述井下信息对应的当前载波周期内驱动电机转速变化趋势；
[0044]驱动电机各时刻转速结果确定模块，用于根据所述目标连续波信号、 所述驱动电机所需旋转角度和所述驱动电机转速变化趋势，通过下述压 力波调制方程，确定驱动电机各时刻转速结果：
[0045][0046]其中，s(t)为不同时刻目标连续波信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，包括：根据井下传感器采集到的井下信息确定目标连续波信号；根据预设调制规则确定所述井下信息对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度；根据预设速度规划方法确定所述井下信息对应的当前载波周期内驱动电机转速变化趋势；根据所述目标连续波信号、所述驱动电机所需旋转角度和所述驱动电机转速变化趋势，通过下述压力波调制方程，确定驱动电机各时刻转速结果：其中，s(t)为不同时刻目标连续波信号值，A为连续波信号幅值，n为剪切阀叶片数，为驱动电机初始旋转角度，且以剪切阀开度最大时作为零位置点，为驱动电机各时刻转速，为连续波信号初始相位；根据所述驱动电机各时刻转速结果控制驱动电机带动剪切阀的转子相对定子转动，产生钻井液连续波信号。2.根据权利要求1所述的钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，所述根据预设调制规则确定所述井下信息对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度，包括：将所述井下信息进行编码得到对应的编码数据；根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度。3.根据权利要求2所述的钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，所述根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度，包括：根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内连续波信号相位差；根据所述预设调制规则，确定所述当前载波周期内连续波信号相位差对应的驱动电机所需旋转角度。4.根据权利要求2所述的钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，所述预设调制规则包括第一预设调制规则和第二预设调制规则，所述第一预设调制规则为建立编码数据与连续波信号相位偏移量的第一映射关系，所述第二预设调制规则为建立连续波信号相位偏移量与驱动电机所需旋转角度的第二映射关系；所述根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内驱动电机所需旋转角度，包括：根据所述第一映射关系，确定所述编码数据对应的连续波信号相位偏移量；根据所述第二映射关系，确定所述连续波信号相位偏移量对应的驱动电机所需旋转角度。5.根据权利要求2所述的钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，所述编码数据包括当前编码数据和上次编码数据，且所述当前编码数据和所述上次编码数据均为二进制数据；所述根据所述预设调制规则，确定所述编码数据对应的当前载波周期内驱动电机所需
旋转角度，包括：若当前编码器数据与上次编码数据均为0，则连续波信号相对载波信号相位的偏移量为0，通过下式确定驱动电机所需旋转角度：若当前编码器数据与上次编码数据均为1，则连续波信号相对载波信号相位的偏移量为π，通过下式确定驱动电机所需旋转角度：若当前编码器数据与上次编码数据不相同，通过下式确定驱动电机所需旋转角度：其中，n为剪切阀叶片数，为上次连续波信号相对载波信号相位的偏移量，为当前连续波信号相对载波信号相位的偏移量。6.根据权利要求2所述的钻井液连续波平滑相位调制方法，其特征在于，所述编码数据包括当前编码数据和上次编码数据；所述根...

【专利技术属性】
技术研发人员：周博涛，苏义脑，王家进，艾维平，窦修荣，毛为民，王鹏，贾衡天，樊懿锋，魏志刚，王磊，郭贤伟，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：