利用水声通信原理解决随钻数据传输问题

发布时间：2022-12-09 04:45

　　在现有随钻数据传输技术的基础上,首次提出利用水声通信原理解决随钻数据传输难题的设想。首先选择钻杆内的钻井液作为水声通讯信道,并将其简化为一维、有限长、均匀、等截面波导。根据理想流体的小振幅波方程,讨论随钻水声信道的截止频率与黏滞力、非线性特性等因素的影响,确定通讯系统的频率、功率与传输距离等基本参数。然后提出建立随钻信道的分段、时变、分布式模型思路,适应信道结构分段变化、钻井深度随时间增加、信道参数时变分布等特点,仿真分析随钻水声信道的传输特性。最后通过定量计算水基钻井液、油基钻井液对水声信号的衰减,提出通过相控阵技术增强信源功率,提高信源质量与信宿检测能力。结果表明:利用水声通信原理解决随钻数据的高速传输问题是可行的,有望使随钻数据传输技术取得突破性进展,彻底解决随钻数据传输问题;结合钻井工程参数,可以选用的水声信号频率大于2 kHz,有效地避开了钻井过程噪声,有利于随钻信号提取;现有水声换能器、传感器可以满足3 000 m以内的随钻通信需求。 

【文章页数】：8 页

【文章目录】：
1 随钻数据传输原理
2 无线随钻数据传输技术分析
    2.1 现有无线随钻数据传输技术
        2.1.1 钻井液脉冲随钻数据传输技术
        2.1.2 电磁波随钻数据传输技术
        2.1.3 钻杆声波随钻数据传输技术
    2.2 一种新的随钻数据传输方案
3 基于水声通信原理的随钻数据传输
    3.1 随钻信道建模
        3.1.1 理想流体一维小振幅波方程
        3.1.2 随钻水声信道建模
        3.1.3 随钻水声信道特性仿真
    3.2 地面信宿检测
    3.3 井下信源设计
        3.3.1 相控阵信源的合成原理
        3.3.2 沿发射短接周向布置声波换能器
        3.3.3 沿发射短接轴向布置声波换能器
4 其他相关问题与解决方案
    4.1 随钻通信与水声通信比较
    4.2 信源合成与信宿检测
    4.3 信道传输特性的影响因素
5 结 论


【参考文献】：
期刊论文
[1]井周界面电磁散射探测数值模拟[J]. 邓少贵,张盼,王正楷,袁习勇.  中国石油大学学报(自然科学版). 2018(01)
[2]基于旋转阀控制脉冲重构的钻井液QPSK信号解码及误码率分析[J]. 沈跃,张令坦,曹璐,盛利民,李林,苏义脑.  中国石油大学学报(自然科学版). 2016(06)
[3]钻柱内连续波信号传输模型与幅频特性研究[J]. 刘均,袁峰.  仪器仪表学报. 2015(01)
[4]水声通信技术综述[J]. 贾宁,黄建纯.  物理. 2014(10)



本文编号：3714851