随钻钻井信号下传系统研制及测试

刘 鹏

（中国石化石油工程技术研究院，北京100101）

钻井作业自动化程度越来越高，随钻井下通讯的需求也越来越多，但由于井下条件复杂，传统的通讯技术无法在井下通讯过程中直接应用。随钻井下通讯方式主要分为有线传输和无线传输两大类：有线传输方式即使用电缆、光纤等实现井下信息传输，但应用于随钻过程中存在着成本高、可靠性差、钻柱旋转易使电缆严重受损、不利于打捞作业等问题[1]；无线传输技术应用广泛，以钻井液脉冲信号传输和电磁波信号传输为主，同时发展了声波传输、RFID标签信号传输、振动传输等无线传输技术[2]。按照信号传输方向又分为信号上传和信号下传两种：信号上传是将井下信息传输到地面，实时获取地层或钻头位置等信息；信号下传是将地面指令传输到井下，从而控制井下仪器的工作状态。目前已有的系统通常被集成在MWD、旋转导向等工具内部，无法单独用于其他工具[3]。本文开展钻井液脉冲信号和钻杆转速信号下传系统研究，具有信号下传功能，同时还具有占用空间小、可移植性强、实时性能好和可扩展性等优点，可用于其他井下自动控制系统的研发。

1 钻井液脉冲信号下传系统

钻井液脉冲信号技术是通过地面产生压力脉冲信号并通过钻井液传输到井下进行识别，目前应用广泛的主要有正脉冲系统和负脉冲系统[4]。正脉冲系统的原理是用特殊的机电一体化结构，来阻止钻柱中钻井液的正常流动，从而引起压力升高，使钻井液压力高于正常钻进时的泵压。……