油气井随钻声波遥测系统的结构设计

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1、中图分类号：ＴＥ２４５◎寸阂石油六学硕±学位论文单位代码：１０４２５学号：Ｓ０８０２０２１２ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓ油气井随钻声波遥测系统的结构设计ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＭＷＤＡｃｏｕｓｔｉｃＴｅｌｅｍｅｔｒｙＳｙｓｔｅｍｏｆＯｉｌａｎｄＧａｓ纾匆缎学科专业：油气井工程研究方向：油气井力学、信息与控制作者姓名：段志锋指导教师：王以法教授二。一一年五月ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＭＷＤＡｃｏｕｓｔｉｃＴｅｌｅｍｅｔｒｙＳｙｓｔｅｍｏｆ

2、ｏｉｌａｎｄＧａｓＷｄｌｓＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＤｕａｎＺｈｉｆｅｎｇＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＷａｎｇＹｉｆａＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（ＥａｓｔＣｈｉｎａ）；鞑、＼关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的

3、研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学（华东）或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学（华东）有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索

4、，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签指导教师签名：日期：日期：年月日年月日参，Ｊｋｖ、摘要随钻声波遥测是在钻井作业过程中，利用声波作为载波将并下信息传输至地面的无线传输技术，亦可以将地面信号传送到井下，从而实现地面与井下的双向通信。随钻声波遥测是一种较新的无线传输技术，其优点是成本低、体积小、传输速度快、数据量相对较大、不受地层特性影响等；其缺点是声波传输方式不仅与钻杆自身的周期性管结构有关，更对信道阻尼非常敏感，声波沿钻柱传播时，信号会发生严重衰减，在钻进时易受到周围噪

5、音环境的干扰。为了实现油气井井下声波遥测，提出以纵波为信息传输载体，研究声波在钻杆这一信息传输通道中的传输规律，探讨了通阻带交替、通带非平滑伴有谐振尖峰的梳状滤波器结构及产生机理，分析了端面、管箍截面积、杆长等对通阻带分布的影响，以及泥浆介质、径向辐射、粘弹性地层的阻尼影响，从而优选出载波频率、脉冲形式及数目。在分析适用于井下声波信号传输的声波换能器参数要求的基础上，研究了换能器的结构及声匹配和电路匹配，并对声换能器在钻杆信道的位置进行了设计。机械结构设计是随钻声波遥测系统实现其测量功能的前提和基础，其机械部分是声波随钻遥测系统

6、的壳体构架，为换能器、传感器及电路提供包容空间，因此，其结构及强度设计是否合理关系到遥测系统的安全和测量稳定性。井下发射短节作为整个钻柱的组成部分，必须在高温高压的环境中保持足够的强度和抗腐蚀性，同时还必须保证仪器舱的密封性。在本文中比较系统的对声波遥测系统的发射部分和接收部分进行机械结构的设计，设计出几种适合于钻井作业中工作的声波遥测系统，优选出最佳方案并对其进行强度校核计算。关键词：随钻声波遥测，声波传输，换能器，随钻工具ＴｈｅＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎｏｆＭＷＤＡｃｏｕｓｔｉｃＴｅｌｅｍｅｔｒｙＳｙｓｔｅｍｏｆｏｉｌ

7、ａｎｄＧａｓ¨台ｌｌｓ（Ｏｉｌ＆ＧａｓＷｅｌｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）ＤｕａｎＺｈｉｆｅｎｇＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＷａｎｇⅥｆａＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｔｅｌｅｍｅｔｒｙｗｈｉｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｉｓａｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｈｉｃｈｕｓｅａｃｏｕｓｔｉｃａｓｃａｒｒｉｅｒ，ｗｈｉｃｈｔｒａｎｓｍｉｔｓｂｏｒｅｈｏｌｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｎｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｔｍａｙａｌｓｏｔｒａｎｓｍｉｔｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍｇｒｏｕｎｄ

8、ｔｏｂｏｒｅｈｏｌｅ，ＳＯａｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｂｏｒｅｈｏｌｅａｎｄｇｒｏｕｎｄｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｔｅｌｅｍｅｔｒｙｗｈｉｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｉｓａｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｎｅｗｗｉｒｅｌｅｓｓｔｒ