声信号在井下管结构传输特性的研究

周 静，高建邦，邱 彬，李 娜

声信号在井下管结构传输特性的研究

周 静，高建邦，邱 彬，李 娜

（西安石油大学井下测控研究所，西安710065）①

井下管结构声波的传输方式是用沿钻杆传播的弹性波作为载波，使得井下的数据成功传输到地面。这种传输方式简单易行，且投资少；但因钻柱结构的变化影响声传播特性，信号因反射和折射而衰减，限制信号的传输。目前，普遍采用理想周期性管结构来研究钻柱的声波传播特性，理想周期性钻柱的声波传播呈现出频带具梳状滤波器结构特性，且频带分布具有一定的周期性和对称性。钻柱不可能是由同一钻具连接的周期模型，而是根据地层的需要进行不同钻具组合，所以需要研究非周期性钻柱声波信道。利用双端口网络法建立周期和非周期的钻柱信道模型，并分别研究不同的钻柱特性，得到非周期性钻柱由于结构变化加剧，通带衰减也大幅增加。

声波；钻井；数据传输；无缝模型；通道特性

随钻信息传输系统是现代钻井技术重要组成之一。随钻信息传输方式主要有泥浆脉冲［1］、电磁波［2］、智能钻杆和声波遥传。目前，最常用的是钻井液脉冲方式，该方式通过泥浆脉冲将信号传输到地面，但这种方式只能实现几个比特／秒的低速率传输，无法满足传输数据越来越大的技术要求［3-4］。电磁波传输系统的应用对地层有要求，只有当地层电阻率大于10 Ωm时才能有效地进行信息传输，当地层结构较复杂时，就不能有效地工作，而且当井深超过1 000m时，信号衰减严重［5-6］。……