水聲通信系統(tǒng)在保溫保壓取芯鉆具中的應(yīng)用研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)海洋遠(yuǎn)距離、高速度、高可靠性、任意方向、多傳輸形式的水聲通信，是人們一直追求的目標(biāo)。本文基于國(guó)家“863”計(jì)劃資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域“天然氣水合物深水淺孔保溫保壓取芯鉆具的研制”課題，為實(shí)現(xiàn)無鎧裝電纜的條件下監(jiān)視鉆具在海底的工作狀態(tài)并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)而實(shí)現(xiàn)的“鉆具水聲通信系統(tǒng)”，水聲通信系統(tǒng)為保證鉆具正常工作具有重要的意義。 論文首先詳細(xì)介紹了鉆具的整體構(gòu)造和主要部件如液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、取芯系統(tǒng)、保溫保壓系統(tǒng)和自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理和工

2、作方法。自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水聲通信系統(tǒng)監(jiān)視鉆具工作狀態(tài)的中間樞紐。 接著，論文通過國(guó)內(nèi)外不同水聲調(diào)制解調(diào)器產(chǎn)品的對(duì)比，說明選擇UWM4000水聲調(diào)制解調(diào)器作為建立水聲通信系統(tǒng)基礎(chǔ)的理由，并詳細(xì)介紹了UWM4000的功能命令，通過對(duì)這些內(nèi)部功能命令的詳細(xì)介紹為下一步水聲通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 水聲通信系統(tǒng)主要由甲板監(jiān)視單元、水聲通信單元和水下監(jiān)控單元等組成。甲板監(jiān)視單元的作用是完成與水聲調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)交換，并對(duì)接收到

3、的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)預(yù)知的數(shù)據(jù)包格式，分離不同種類信號(hào)，換算成正常數(shù)值加以記錄和顯示，最后對(duì)鉆具在海底的工作狀態(tài)進(jìn)行三維動(dòng)畫顯示。水聲通信單元由一對(duì)UWM4000水聲調(diào)制解調(diào)器組成，主要完成數(shù)字信號(hào)-＞聲信號(hào)-＞聲信號(hào)-＞數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。水下監(jiān)控單元完成鉆具在海底工作時(shí)各種數(shù)據(jù)的收集，并按規(guī)定數(shù)據(jù)格式形成數(shù)據(jù)包，交由水聲通信單元接收與發(fā)送。對(duì)于甲板監(jiān)視單元和水下監(jiān)控單元，統(tǒng)一規(guī)定的數(shù)據(jù)格式非常重要，使其可高效地進(jìn)行信息交換。 接

4、下來論文介紹了兩次海上試驗(yàn)過程。第一次海上試驗(yàn)重點(diǎn)對(duì)水聲通信系統(tǒng)的記錄數(shù)據(jù)加以說明，并對(duì)水聲通信系統(tǒng)記錄的鉆具深度壓力、保壓管內(nèi)壓、鉆具離海底高度、海水溫度、保壓管內(nèi)溫、系統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)壓力、取芯管位移、鉆具傾斜角度和巖芯溫度等9種曲線進(jìn)行了詳細(xì)的分析。第二次海上試驗(yàn)介紹了水聲通信系統(tǒng)經(jīng)過改造后取得的數(shù)據(jù)。 最后，論文總結(jié)了課題在研究過程中所取得的成果： 1、研制的自帶動(dòng)力保溫保壓取芯鉆具填補(bǔ)了我國(guó)深海保真取樣技術(shù)方面的空白