基于HFSS仿真的感应耦合传输装置设计

摘要

钻井油基钻井液环境下电信号传输困难是当前研究热点之一。针对此难题,设计高频感应耦合传输装置予以解决,其核心传输部件为感应耦合传输线圈。通过建立高频结构仿真(HFSS)仿真模型及实验室实物模型测试,设计出一种感应磁耦合传输线圈结构,解决井下复杂钻具感应耦合传输问题。仿真模型通过建立多线圈传输模型,研究不同圈数在不同介质条件下感应传输特性规律,据此规律设计了相应的实物模型。该实物模型同比放大10倍后即为实际钻杆传输装置,实测结果表明,实物传输装置与仿真模型传输特性一致性好,传输增益高,在模拟水基钻井液和油基钻井液情况下均可获得-20 dB以上的增益,采用常规调制解调电路可实现信号传输及处理,具备多种介质下感应传输条件。因此,该装置为复杂钻具感应传输及多种介质情况随钻测量信号传输奠定了基础,对于工程应用具有重要意义。