随钻光纤通信可行性研究

发布时间：2020-10-26 13:18

　　 信号传输是随钻测量的关键环节,目前的随钻测井传输技术主要集中在泥浆脉冲传输、电磁波传输、声波传输、电缆传输等方面,而这些传输方式都有着通信容量受限、施工成本高、通信距离短、影响钻进效率等缺点。相比而言,随钻光纤通信传输技术有着传输距离远、带宽大、抗干扰能力强、成本低等巨大的优点,因此有着重要的研究意义。本文主要对光纤在随钻条件下的弯曲损耗、机械特性开展了理论分析、仿真及实验,并对随钻光纤通信的工作流程及关键部件进行了研究设计。主要研究内容和取得的成果如下:(1)根据光纤宏弯损耗波动理论及光纤在随钻测井过程中的实际工作条件,通过Comsol软件对光纤宏弯损耗进行了有限元建模及仿真,研究并得到了标准单模光纤的宏弯损耗受光纤弯曲半径、弯曲长度、工作温度以及通信波长因素影响的变化规律。(2)根据宏弯损耗理论计算结果,设计并开展了光纤宏弯损耗测试实验,得到了不同工作波长、弯曲长度以及温度条件下的能量损耗数据。根据理论及实验结果,验证了随钻光纤通信在光学通信方面的可行性,同时为钻杆内部光纤的储存条件、通信波长选型提供了理论指导。(3)通过分析测井光纤在钻杆内部的受力情况,建立了随钻光纤上端最大张力、轴向最大应变计算数学模型,并通过实例井资料以及Ansys有限元模型对光纤在井下条件的机械特性进行了计算分析。同时对单模光纤的最大拉断张力进行了实验。通过理论计算与实验的数据相互验证,确定了随钻光纤通信在力学上的可行性。(4)根据随钻测井的实际工况,设计了一种能够储存光纤、内置无线收发模块的通信绞车部件,并提出了一套随钻光纤通信系统的工作及施工操作流程。通过该通信绞车及工作流程,能够在不影响正常钻进施工的情况下实现高效率的随钻光纤通信,同时大大提升了随钻光纤通信的距离、提升通信带宽、降低通信成本。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE927
【部分图文】：

图２－１光纤结构示意图??

图３－１光纤弯曲波导辐射??光波相速满足以下关系：??Ｖｖｘ?Ｒ?＋?ｘ??＝丁?（３＿１）??

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【参考文献】

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本文编号：2857050