井场主要振动信号的分离研究及应用
检测识别钻井泵冲击振动信号的新方法
振 动信 号 成 分 的 分 离 、分 类和 识 别 处理 ，为 钻 井 泵 故 障 诊 断提 供 了极 大 的 便利 。
［ 关键 词 ］ 钻 井泵 ；振 动 信 号 ；平 滑 滤 波 处 理
［ 中图分类号］Ｔ ８ ５ Ｅ ２
［ 文献标识码］Ａ
［ 文章编号］１７ —１０ ２ １ ）０ 一 ５ 一Ｏ ６ ３ ４ ９（０ ０ ２ Ｎ０ ８ ４
如何从 复 杂 、强 噪声背景 中提取 有用 的弱信号 一直是人 们研究 的重点 之一 。通过对 弱信号 的检测 可
以实现机 械设备故 障 的早期诊 断 、隐 型 目标 的发 现 和 预警 、复 杂 系统 辨 识 等 ，具 有 非 常重 要 的应 用价
值 。目前采 用弱信 号检测 方法 中主要有 频谱分 析 、时频 与小 波分析 ［ 、人工 神 经 网络分 析［ 、共 振解 １ Ｊ ４ ］ 调 ｊ 、混沌振 子 叫０ 随机共振 ［ 等 。但无论 是窄 带滤波 、同步 迭加 、相关 分析 等传 统 的弱信 号提 ］ 和 ｊ 取 的方法 ，还 是 随机共振理 论 的检测 、基 于混 沌理论 的检测 、基 于神经 网络的检 测等现 代检测方 法 ，都 需要 对信号 的一些信 息事 先有一 定 的了解 。由于机械设 备 的疲 劳 、微 裂缝 、点蚀 、摩擦 、松动等 因素会 导致 运动副之 间 的变 形和运 动 出现差异 ，检测 的信号会 发生漂 移和调 制现象 。显然 ，这样 的检测方 法存
苇７ 卷第２ 理工 期：
吕苗荣等： 检测识别钻井泵冲击振动 信号的新方法
为了滤 波 处理 的需 要 ，往 往需 要 采 用 高 次
平 滑 ，即对信 号 进 行 重 复 多次 平 滑处 理 。平 滑 后 得到 的信 号是 低 频 信 号 ，将 原 信 号 减 去平 滑 后 的信号 可以得 到 被 滤 除 的 高频 信 号 成 分 。图
振动分析总结报告
振动分析总结报告1. 引言振动分析是一种通过观察和分析振动现象来了解物体结构及其运动状态的技术。
在工程领域中，振动分析被广泛应用于机械、汽车、航空航天等行业。
本报告旨在总结振动分析的基本原理、方法和应用，并提供一些实际案例进行说明。
2. 振动分析的基本原理振动分析的基本原理是基于振动信号的频率、幅值和相位等参数来分析物体的运动情况。
振动信号可以通过加速度传感器、振动传感器等仪器进行检测和采集。
常见的振动信号有时间域信号和频域信号。
•时间域信号：通过观察信号的时间波形来分析振动信号的特征。
常见的时间域分析方法有峰值检测、有效值计算、波形分析等。
•频域信号：通过将信号转换为频域表示来分析振动信号的频率成分。
常见的频域分析方法有傅立叶分析、功率谱分析、频谱分析等。
3. 振动分析的方法振动分析的方法根据分析的目的和振动信号的特点进行选择。
以下是常见的振动分析方法：3.1 时间域分析时间域分析是基于振动信号的时间波形进行分析的方法。
常见的时间域分析方法有：•峰值检测：通过检测信号的最大峰值来获取振动信号的幅值信息。
•有效值计算：通过计算信号的均方根值来获取振动信号的有效值信息。
•波形分析：通过观察信号的波形特征来分析振动信号的频率和幅值信息。
3.2 频域分析频域分析是将振动信号转换为频域表示进行分析的方法。
常见的频域分析方法有：•傅立叶分析：将信号分解为一系列正弦函数的和，获取振动信号的频率成分。
•功率谱分析：通过计算信号的功率谱来研究信号的频率分布情况，进一步了解振动信号的频率成分。
•频谱分析：将信号从时域表示转换为频域表示，获取振动信号的频率和幅值信息。
4. 振动分析的应用振动分析在工程领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用案例：4.1 故障诊断与预测振动分析可以用于机械设备的故障诊断和预测。
通过对设备振动信号的监测和分析，可以及时发现设备故障并预测故障发展趋势，从而采取相应的维修和保养措施，避免设备故障造成的生产事故和经济损失。
井底振动发生器主要参数的确定
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震动源勘探在地下水位变化测量中的应用
震动源勘探在地下水位变化测量中的应用地下水位的变化对于水资源管理和环境保护至关重要。
传统的地下水位测量方法主要是通过钻井或者利用压力传感器进行监测，这些方法需要较大的投入和时间，且不适用于大面积地下水位变化测量。
而震动源勘探技术则为地下水位变化测量提供了一种快速、准确且经济的方法。
震动源勘探是一种地球物理勘探手段，利用地震波在地下的传播特性来获取地下介质的信息。
它通过人工或自然震源激发地震波，测量并分析地震波在地下的传播情况，从而推断出地下的结构和性质。
在地下水位变化测量中，震动源勘探主要通过监测地下介质的P波速度和S波速度的变化来推断地下水位的变化。
当地下水位升高时，地下介质的饱和度增加，波速会减小；而当地下水位下降时，饱和度减小，波速则增大。
通过测量不同位置的波速变化，可以绘制出地下水位分布图，从而实现对地下水位变化的精确监测。
震动源勘探在地下水位变化测量中具有许多优势。
首先，它能够实现大面积的地下水位监测。
传统的钻井方法需要选取特定点位进行测量，费时费力；而震动源勘探则可以通过设置接收线网，实现对大面积地下水位的监测。
其次，震动源勘探具有高时效性和高精度。
相比于传统的地下水位测量方法，它能够更快速地获取数据，并且具有更高的精确度。
此外，震动源勘探还可以提供地下水位与地下结构的关系，为水资源管理和环境保护提供更多支持。
在实际应用中，震动源勘探还需要考虑一些问题。
首先是震源的选取和设置。
根据实际需求，选择合适的震源以及震源间的距离，可以有效地提高测量的准确度。
其次是接收线网的设计和布置。
合理设计和布置接收线网可以降低噪声干扰，提高数据的可靠性和准确性。
同时，还需要对数据进行分析和处理，以获得精确的地下水位信息。
总之，震动源勘探在地下水位变化测量中具有重要的应用价值。
它不仅可以实现对大面积地下水位变化的监测，还能够提供高时效性和高精度的测量结果，并为水资源管理和环境保护提供支持。
随着技术的不断进步，相信震动源勘探在地下水位变化测量中的应用会越来越广泛，并为我们更好地管理和保护水资源提供参考和决策依据。
模式滤波法分离井场振动信号的应用实践
这些 操作 单 元 进 行 选 择 和 分 类 ， 现 信 号 的提 取 、 实
分 离 和降噪处 理 。
为此提 出 了以下形 式 的声音 子 ¨
ｙ ）＝ （ ，， ｇ ∑ × ） （） （ ｆＡＯ （ ｒ） ｔ １
按 照下式 来逼 近或 近似 实际分离处理方法一模式滤波法 ， 研究 钻井井场振动信号的分离 ， 获得钻井泵 、 牙轮钻
头 和 Ｐ Ｃ钻头Ｔ作时钻柱顶部振动信号 。该方法在工程信号的分离处理中具有 良好的应用前景。 Ｄ 关键词 ：振动与波 ； 信号处理 ； 模式滤波法 ； 信号分离 ； 钻井
中图分类号 ： Ｎ １． ；Ｅ １ Ｔ ９ １７Ｔ ２
１ 模 式 滤 波法 的基 本 原 理
１ １ 基 本概 念 ．
模 式滤 波 的基 本 思 想 就 是 将 信 号 分 解 为 由 一 系列操 作 单元 表 示 的子 信 号 （ 声 音 子 ） 或 。通 过 对
频谱 分析 手段 ， 在信 号 处 理 方法 的发 展 进 程 中起 到 了很 大 的促 进作 用 。但 快 速 傅 里 叶 变换 、 小波 变 换 和 Ｗａ ｈ变换 等方 法 ， ｌ ｓ 由于方 法本 身 的限制 ， 要将 两 个或 多个在 时域 和 频域 都 产 生 混 叠 的信 号 完 全 、 合
识别 、 诊断 井 场 设 备 的故 障 ， 且 可 以 实 现 各 种 振 并
动信 号 的合 理分 离 ， 型振 动 信号 的提 取 和模 型 化 典
处理 。
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ９—０ ８—０ ５ 作者 简 介 ： 吕苗 荣 （ ９４一） 男 ， 江嵊 州 人 ， 士 ， 教 授 ， 士 生 １６ ， 浙 博 副 硕 导师 ， 主要从 事石油 工程信 息资源 开发 、 用 、 利 钻井 工程 最 优 化 和 钻 井 系统 工 程 方 面 的 研 究 。
钻井泵振动信号分离与特征提取的研究
在 信号处 理领域 ，人们很 少考虑 如何利用各种 有用 的信息来研 究 、处 理工程 信号 。研究 振动 的只 关 心振 动信号 ，研究声 音的只关 心声信 号 ，是一种
非 常具有 局限性 的研究方 法 。笔 者同时测量 声信号 与振 动信 号。实践 表明 ，这 是一种非 常合理 的信号
备 故障 的识别 与诊 断。研 究表 明，利 用 操作 子 之 间 的相 似 性 可 以实 现 不 同类操 作 子 的分 类处理 ， 无论 是低 频振 动 ，还是 高频冲 击成分 ，各 类操作 子均有很 好 的对 应关 系和 规律性 。
关键 词 钻 井泵 振 动信号 模 式滤 波法 信 号分 离 特征提 取
图 １ 井场 声 振 采 集 的 工作 原 理 简 图
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漂移后 的 同类信 号进行 有效识别 ，方法 的适应能力
比较差 。 由于 存 在 上 述 不 足 ， 目前 钻 井 信 号 信 息处理难 以满足井 场生产 的迫切要求 。 笔者将 信号处理 的模式滤 波法应用 于钻井 泵声 振信号 的分 离 中，并 引入声振 信号 的数 字化音 频技 术 和操 作子 的归类处理 ，以及 操作子参 数统计分 布 规律 与特征 的提取 ，实 现 了钻井 泵声振 动信号 的分 离 和识 别 ，以及 井场设备 故障 的识 别与诊 断 。
助决 策作用 。
２１ ００年 第 ３ ８卷 第 ３期
王 茜等 ：钻 井 泵振 动 信 号 分 离 与特 征 提 取 的 研 究
于 同类 信号 的不 同基元 信号 而言 ，由于信号 与信号
振动固井成果汇报
二、项目取得的主要成果
项目通过对振动固井装置机械结构设计、振动波在井眼介质中传递规ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和振动沿 套管传递规律等方面开展深入研究，在振动固井研究方面取得了以下几方面成果：
成果1
绘制了一套新型涡轮式振动固井装置设计图纸。
新型涡轮式井下 振动固井装置部件图
新型涡轮式井下 振动固井装置装配图
二、项目取得的主要成果
二、项目取得的主要成果
现场应用分析“沙19-68井”为例 从1250m～ 600m为振动 消失区。套 管轴向拉力 大，振动能 量减弱，在 600m 左右的 位置振动衰 减到零。
0 0 500 1000 套管位置(m) 1500
1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 套管纵向位移(mm) 0.8 0.6 0.4 0.2
井下振动固井技术研究与应用
2012年10月 江苏石油勘探局钻井处
汇报内容
一、项目概述 二、项目取得的主要成果
三、项目技术创新点
四、经济效益及应用前景
五、存在问题与建议
一、项目概述
开展《井下振动固井技术研究与应用》（项目编 号JS09036）主要目的是防止复杂地层的气窜和水窜 ，提高水泥与套管、地层的胶结质量，同时也填补 了江苏油田固井技术上的一项空白。该项目对井下 振动固井相关技术展开研究，在综合现有振动固井 方案的基础上，并结合涡轮工作的基本原理和江苏 油田的固井现状，首次提出了一种新型井下涡轮式 振动固井方案。设计研制出了新型涡轮式井下振动 装置，并求出了该装置在固井时最佳振动频率对应 的理论排量为20l/s-40l/s和该种振动沿套管串传递 的变化规律方程，以此来指导现场施工，技术指标 达到合同的规定。
大概在距井口 800m左右的位置 振动衰减到零
振动信号特征提取及识别
振动信号特征提取及识别随着科技的发展和普及，振动信号成为了现代工业中最为常见的一种信号。
振动信号可以反映机械运行状态，是机械故障诊断、监测和预警的重要依据。
为了正确地识别机械故障，需要对振动信号进行特征提取和识别。
本文将介绍振动信号的特征提取和识别方法。
一、振动信号特征提取振动信号是由机械的磨损、摩擦和冲击等产生的，其包含了丰富的信息。
振动信号的特征提取就是从中提取有意义的特征，以便对机械状态进行分析和诊断。
振动信号的特征通常包括时域特征和频域特征。
1.时域特征时域特征指振动信号在时间范围内的性质，常见的包括均值、方差、峰值、脉冲因数、裕度因子等。
这些特征可以很好的反映机械运行状态的变化。
例如，当轴承受损时，峰值会变小，方差会增大。
2.频域特征频域特征包括频谱分析，频带能量分析，小波分析等。
频谱分析通过对振动信号进行傅里叶变换，得到信号的频谱分布，从而得出不同频段内的幅值和峰值。
频带能量分析则是将频谱分为不同的频带，通过测量每个频带内的能量大小，来反映机械运行状态。
小波分析则是将信号在不同尺度下进行分解，可以提取更为细节的信息。
二、振动信号识别振动信号的识别就是将振动信号的特征和已知故障数据库进行对比，从而推断出机械的运行状态。
振动信号的识别需要依靠先进的算法和技术，下面介绍一些常见的振动信号识别方法。
1.神经网络神经网络是一种模拟人类神经系统的计算模型，可以学习和分类振动信号的特征，适用于大规模的数据处理。
通过训练神经网络，可以实现振动信号的分类和故障诊断。
2.支持向量机支持向量机是一种线性分类器，可以通过构造最优分割超平面，将振动信号进行分类。
其优点是对样本数量不敏感，能够处理高维特征数据。
3.小波神经网络小波神经网络将小波分析和神经网络相结合，可以提取更为细节的振动信号特征，并进行更加精准的故障诊断。
4.模糊神经网络模糊神经网络结合了模糊理论和神经网络，可以处理非线性问题。
模糊神经网络适用于复杂的振动信号分类和故障诊断。
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（ ． 苏 工业 学 院 机械 与能 源 学 院 ， 苏 常 州 ２ ３ １ ；． 城 大 学 计 算 机 学 院 ， １江 江 １０６ ２ 聊 山东 聊 城 ２２ ０ ） ５ ００
摘 要 ： 用 一 种 新 的 ． 程 信 号 分 离 处 理 方 法— — 模 式 滤 波 法 ， 展 了钻 井 井 场 振 动 信 号 的 分 离研 究 采 Ｙ － 开 应 用 ， 绍 了钻 井 泵 、 介 牙轮 钻 头 和 Ｐ ＤＣ钻 头 钻 进 时 钻 柱 顶 部 振 动 信 号 的模 式 滤 波 法 信 号 分 离结 果 。
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目前 ， 号处理 技 术 的难 点 不在 于 接 收到 的信 信 号质量 ， 而在 于对信号 的解释理论 、 法和手段 。快 方 速傅立 叶变换 、 ａ ｏ 变换 、 波变换 等 都 试 图通 过 Ｇ ｂｒ 小 方法 的革 新来 实现 信号 处 理技 术 上 的突 破 与创 新 。 ２ ０世 纪 ５ ０年 代 ， 以快 速 傅 立 叶 变换 为代 表 的各 种
Ｗ ｅ ｌＳ ｔ ｅ ｒ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｍ ａ ｎ Ｖｉ ａ ｉ ｎ Ｓ ｇ ａ ｓ Ａ ｎ ｌ ｉｅ Ｓ ｐａ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｉ ｂｒ ｔｏ ｉ ｎ ｌ ｄ Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｌｃ ｔｏ ｓ
ＷＡＮＧ Ｑｉｎ ， Ｖ Ｍｉｏｒｎ ＹＵ Ｃｈ ｎ — ｉ ａ Ｌ ａ —ｏ ｇ ， ｅ ｇｒ ｎ ａ
实践 表 明 ， 以 采 用模 式 滤 波 法 快 速 、 理 地 分 离 各 种 混 叠 信 号 ； 要 信 号 之 间存 在 一 定 的 差 异 性 ， 可 合 只
就 可以 实现信 号 完整 、 合理 的分 离处理 。该 方法在 工程信 号的分 离处理 中具有 良好 的应 用前景 。
关 键 词 ：井 场 ； 动 ； 式 滤 波 法 ； 号 分 离 振 模 信 中 图分 类 号 ： Ｅ２ Ｔ ９８ 文献标识 码 ： Ａ
２１ ０ ０年 第 ３ ９卷 第 ５期 第 ６ ２页
文 章 编 号 ：１ ０１ ３ ８ ２ ０） ５ ０ ６ ０ ０ — ４ ２（ ０１ ０ — ０ ２— ３
石 油 矿 场 机 械 ＯＩ ＦＩ Ｄ Ｅ Ｌ ＥＬ ＱＵＩ Ｍ ＥＮＴ Ｐ
井场 主 要振 动信 号 的分 离研 究及应 用
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