利用水声通信原理解决随钻数据传输问题

• 作者: 岳耀宾 李芳 耿艳峰 贾梦之 郑重 闫宏亮
• 来源期刊: 中国石油大学学报(自然科学版)
• 关键词: 水声通信 随钻测量 钻井液信道 相控阵 声波换能器
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 石油地质与勘查工程
• 页码范围: 53-60
• 页数: 8页
• 分类号: TP29|TE927
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1673-5005.2020.01.006

摘要

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3000m以内的随钻通信需求.