信號(hào)傳輸是隨鉆測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié),目前的隨鉆測(cè)井傳輸技術(shù)主要集中在泥漿脈沖傳輸、電磁波傳輸、聲波傳輸、電纜傳輸?shù)确矫?而這些傳輸方式都有著通信容量受限、施工成本高、通信距離短、影響鉆進(jìn)效率等缺點(diǎn)。相比而言,隨鉆光纖通信傳輸技術(shù)有著傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬大、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等巨大的優(yōu)點(diǎn),因此有著重要的研究意義。本文主要對(duì)光纖在隨鉆條件下的彎曲損耗、機(jī)械特性開展了理論分析、仿真及實(shí)驗(yàn),并對(duì)隨鉆光纖通信的工作流程及關(guān)鍵部件進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下:(1)根據(jù)光纖宏彎損耗波動(dòng)理論及光纖在隨鉆測(cè)井過(guò)程中的實(shí)際工作條件,通過(guò)Comsol軟件對(duì)光纖宏彎損耗進(jìn)行了有限元建模及仿真,研究并得到了標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的宏彎損耗受光纖彎曲半徑、彎曲長(zhǎng)度、工作溫度以及通信波長(zhǎng)因素影響的變化規(guī)律。(2)根據(jù)宏彎損耗理論計(jì)算結(jié)果,設(shè)計(jì)并開展了光纖宏彎損耗測(cè)試實(shí)驗(yàn),得到了不同工作波長(zhǎng)、彎曲長(zhǎng)度以及溫度條件下的能量損耗數(shù)據(jù)。根據(jù)理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了隨鉆光纖通信在光學(xué)通信方面的可行性,同時(shí)為鉆桿內(nèi)部光纖的儲(chǔ)存條件、通信波長(zhǎng)選型提供了理論指導(dǎo)。(3)通過(guò)分析測(cè)井光纖在鉆桿內(nèi)部的受力情況,建立了隨鉆光纖上端最大張力、軸向最大應(yīng)變計(jì)算數(shù)學(xué)模型,并通過(guò)實(shí)例井資料以及Ansys有限元模型對(duì)光纖在井下條件的機(jī)械特性進(jìn)行了計(jì)算分析。同時(shí)對(duì)單模光纖的最大拉斷張力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過(guò)理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證,確定了隨鉆光纖通信在力學(xué)上的可行性。(4)根據(jù)隨鉆測(cè)井的實(shí)際工況,設(shè)計(jì)了一種能夠儲(chǔ)存光纖、內(nèi)置無(wú)線收發(fā)模塊的通信絞車部件,并提出了一套隨鉆光纖通信系統(tǒng)的工作及施工操作流程。通過(guò)該通信絞車及工作流程,能夠在不影響正常鉆進(jìn)施工的情況下實(shí)現(xiàn)高效率的隨鉆光纖通信,同時(shí)大大提升了隨鉆光纖通信的距離、提升通信帶寬、降低通信成本。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE927
【部分圖文】：

圖２－１光纖結(jié)構(gòu)示意圖??

圖３－１光纖彎曲波導(dǎo)輻射??光波相速滿足以下關(guān)系：??Ｖｖｘ?Ｒ?＋?ｘ??＝丁?（３＿１）??

Comosl全局參數(shù)設(shè)置
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2857050