双流钻杆的信号传输特性研究

• 作 者: 罗磊
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 传输线理论 同轴电缆 双流钻杆系统 信号调制解调 直流供电

双流钻杆的双层结构不仅在钻井液用量、井底废液清洗、井底压力精确控制、钻井安全性能以及钻井效率上有明显的优势，而且使得信号传输在随钻测量中更加方便，信号可以直接加载到双流钻杆上，内钻杆和外钻杆分别相当于两条传输线，不需要额外的传输导体就能实现有线传输，是随钻测量发展的一个重要方向。随钻测量中一个重要的技术就是信号传输，因此以双流钻杆实现随钻测量，就必须知道信号在双流钻杆上的传输特性和原理，从双流钻杆结构上看，它与同轴电缆的结构相似，因此它们的信号传输原理和分析方法也相似。在本文中，首先介绍了传输线理论及电路模型，因为模拟双流钻杆和同轴电缆有着相似的传输结构，以同轴电缆为实验载体建立了其信号传输模型，为双流钻杆信号传输模型的建立提供依据。其次，加工了与实际双流钻杆同比例尺寸的模拟双流钻杆，通过测量模拟双流钻杆信号线路参数和传输特性，利用同轴电缆的信号传输模型建立了模拟双流钻杆的信号传输模型，确定了不同频率下级联模型的单位长度，并通过该级联模型建立了3000米模拟钻杆系统的传输模型，通过Multisim软件仿真得到其上的信号传输特性。然后，为了测试实际信号通信特性，设计了信号发送电路和信号接收电路，信号发送电路的主要功能是对要发送的数字信号进行调制，信号接收电路主要是对接收到的信号进行解调，恢复之前发送的数字信号。信号调制方式采用2FSK，调制芯片选用AD9832，接收到的信号利用锁相环NE564进行解调，其中解调电路带有一定的自适应性，保证信号的正常稳定传输。最后，搭建了模拟钻杆系统的信号传输模型，在该模型上进行信号传输实验，信号传输方式为单向通信。对模拟双流钻杆进行了供电分析，选取直流供电方式，搭建模拟钻杆系统电力传输模型，同时加载信号和直流电能，观察负载功率和信号传输效果。