双流钻杆的信号传输特性研究

摘要

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。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 随钻测量数据传输方式

1.3 ReelWell钻井技术简述

1.4 本文主要研究内容

第2章 传输线理论分析及同轴电缆测试

2.1 传输线理论

2.2 传输线的等效电路模型

2.3 传输线电路分析

2.4 同轴电缆传输特性分析

2.5 本章小结

第3章 模拟双流钻杆传输特性测试和分析

3.1 模拟双流钻杆

3.2 模拟双流钻杆参数测量

3.3 模拟双流钻杆信号传输特性分析

3.4 本章小结

第4章 双流钻杆信号传输硬件电路设计

4.1 硬件电路总体结构设计

4.2 调制方式的选取

4.3 信号调制与发送

4.4 信号接收与解调

4.5耦合电路的设计

4.6 控制电路设计

4.7 本章小结

第5章 模拟双流钻杆实验系统

5.1 模拟双流钻杆通信实验系统

5.2 信号调试

5.3 供电方案分析

5.4 信号通信实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢