【摘要】：隨鉆近鉆頭測(cè)井技術(shù)通過(guò)在緊靠鉆頭的位置放置多個(gè)傳感器,在鉆井過(guò)程中不間斷檢測(cè)鉆孔或鉆頭處的地層信息,該技術(shù)能夠獲取未曾被泥漿介質(zhì)污染侵蝕的地質(zhì)參數(shù)。隨鉆測(cè)井技術(shù)的難點(diǎn)之一是繞過(guò)測(cè)傳馬達(dá)將鉆頭處采集的信息傳遞到隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。采用有線傳輸?shù)姆绞叫诺廊菀妆粨p壞,無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性,無(wú)線傳輸方式可以獲得更好的傳輸質(zhì)量。但不同無(wú)線傳輸方式的傳輸效率受井下地層環(huán)境的影響較大,傳輸效率也不能得到保證,因此為提高近鉆頭信號(hào)傳輸?shù)姆�(wěn)定性,研究隨收發(fā)線圈無(wú)線短傳技術(shù)和電信號(hào)無(wú)線短傳技術(shù)在不同井下介質(zhì)中的傳輸特性,對(duì)于提高近鉆頭信號(hào)的傳輸質(zhì)量具有重要意義。本文主要研究收發(fā)線圈無(wú)線短傳技術(shù)和電信號(hào)無(wú)線短傳技術(shù)的基本原理,構(gòu)建兩種傳輸系統(tǒng)的模型,進(jìn)行有限元仿真,獲得兩種短傳技術(shù)在不同地質(zhì)條件下的信號(hào)傳輸規(guī)律和適用條件,并進(jìn)行收發(fā)線圈無(wú)線短傳技術(shù)的地面試驗(yàn)。主要工作包括:通過(guò)電磁場(chǎng)的基本理論,分析井下傳輸介質(zhì)中的電磁參數(shù)特性以及電磁波在不同介質(zhì)中的衰減特性。研究收發(fā)線圈傳輸?shù)幕驹?構(gòu)建收發(fā)線圈傳輸系統(tǒng)的模型,確定線圈的磁環(huán)材料。研究電信號(hào)無(wú)線短傳的基本原理,并分析其等效電路。根據(jù)井下設(shè)備的情況設(shè)計(jì)收發(fā)線圈的尺寸,計(jì)算收發(fā)線圈的繞線匝數(shù),構(gòu)建收發(fā)線圈短傳系統(tǒng)的模型,并進(jìn)行有限元仿真。研究發(fā)射頻率、介質(zhì)電導(dǎo)率和傳輸距離對(duì)接收信號(hào)的影響,發(fā)現(xiàn)發(fā)射頻率在15KHz左右時(shí)信號(hào)的傳輸質(zhì)量較好。進(jìn)行電信號(hào)無(wú)線短傳系統(tǒng)的仿真,分析傳輸距離、信號(hào)發(fā)射頻率和介質(zhì)電導(dǎo)率對(duì)接收信號(hào)的影響,發(fā)現(xiàn)在傳輸頻率低于25Hz時(shí)信號(hào)的接收質(zhì)量較好。通過(guò)對(duì)比兩種無(wú)線短傳技術(shù)的仿真結(jié)果,當(dāng)介質(zhì)的電導(dǎo)率低于5S/m時(shí),采用收發(fā)線圈傳輸方式可以獲得較好的接收質(zhì)量,而在電導(dǎo)率高于5S/1n的介質(zhì)中,電信號(hào)傳輸方式可以獲得更好的接收質(zhì)量。本論文搭建了無(wú)線短傳測(cè)試系統(tǒng),并開發(fā)測(cè)試系統(tǒng)的控制軟件,進(jìn)行收發(fā)線圈無(wú)線短傳技術(shù)的地面試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn),接收信號(hào)的功率隨發(fā)射功率的增大而增大,隨線圈距離的增大而減小,在頻率為15KHz-20KHz范圍內(nèi),接收信號(hào)的功率和相位都比較穩(wěn)定,是較為理想的傳輸頻段。通過(guò)對(duì)收發(fā)線圈無(wú)線傳輸和電信號(hào)無(wú)線傳輸?shù)姆抡婧蛯?shí)驗(yàn),得到了兩種無(wú)線傳輸技術(shù)在不同介質(zhì)中的傳輸特性和傳輸頻率,實(shí)現(xiàn)了在電導(dǎo)率變化的較大井況下信號(hào)的高效傳輸,獲得了更準(zhǔn)確的地質(zhì)信息,提高了隨鉆測(cè)井的成功率。
【圖文】：

ｌｊｌ東大學(xué)碩士學(xué)位論文＾邋＝９）可以看出，，當(dāng)井下介質(zhì)的電導(dǎo)率或信號(hào)的傳輸頻率較低較小。根據(jù)式２－８和２－９可以通過(guò)ｍａｔｌａｂ得到在不同井下波的衰減系數(shù)和趨膚深度隨頻率的變化規(guī)律，如圖２－１和２０．１４邋邐邐邐邐邐邐邐—ｒ邐ｒ邐ｒ邐逡逑—＾—邋０．００１邋Ｓ／（Ｔ５

從公式（２－９）可以看出，當(dāng)井下介質(zhì)的電導(dǎo)率或信號(hào)的傳輸頻率較低時(shí)，電磁逡逑波受到的損耗較小。根據(jù)式２－８和２－９可以通過(guò)ｍａｔｌａｂ得到在不同井下介質(zhì)電導(dǎo)率逡逑條件下，電磁波的衰減系數(shù)和趨膚深度隨頻率的變化規(guī)律，如圖２－１和２－２所示：逡逑０．１４邋邐邐邐邐邐邐邐—ｒ邐ｒ邐ｒ邐逡逑Ｉ—＾—邋０．００１邋Ｓ／（Ｔ５１逡逑0？？逡逑Ｉ00８逡逑１邋腿邐－－’逡逑０．０４邋．邋Ｚ．邐．．．邐士－邐“逡逑ｆ邐＿一－一七一逡逑０．Ｄ２邐ｚ－Ａ邋邐－逡逑，ｒ逡逑0１邐邐邐邐邐邐邐邐邐＇邐邐邐逡逑５邐１０邐１邋５邐２０邐２５邐３０邐３５邐４０逡逑灘匈ＫＨｚ）逡逑圖２－１衰減系數(shù)隨頻率的變化逡逑８０邐ｒ－－１邐——－－－邐邐：邐邐邐逡逑０．００１邋Ｓ／ｍ逡逑７0氣邐—４—０．００ＳＳ／ｍ邋．逡逑—Ａ—邋0．0ｉｓ／ｍ逡逑６０邋－邋＇、逡逑５０邐Ｖ邐？逡逑ｉ邐、＇、逡逑0１邐■邐■邐■邐■邐■邐：邐逡逑５邐１０邐１５邐２０邐２５邐３０邐３５邐４０逡逑圖２－２趨膚深度隨頻率的變化逡逑從上兩幅圖可以看出，電導(dǎo)率的變化對(duì)傳輸過(guò)程中信號(hào)的衰減系數(shù)影響很大。逡逑當(dāng)傳輸介質(zhì)的電導(dǎo)率較小時(shí)，趨膚深度越大，信號(hào)的穿透能力越強(qiáng)，同時(shí)可以看逡逑出傳輸信號(hào)的頻率越高衰減越大。由此可以初步分析，當(dāng)井下傳輸介質(zhì)的電導(dǎo)率逡逑較低時(shí)，采用收發(fā)線圈無(wú)線傳輸方式，電磁波受到的損耗較小，接收信號(hào)的質(zhì)量逡逑較好
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92;TE271

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本文編號(hào)：2641830