[實用新型]一種基于鉆柱信道的無線聲波傳輸用井底噪聲隔離裝置

有效

• 申請號: 201820561693.5
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN208184728U
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 趙國山;邱維清;李建超;王秀春;范光第;翟文濤;蔣莉;李茜;趙春生;管錫斌;王建云
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工程技術公司
• 主分類號: E21B47/017
• 分類號: E21B47/017;E21B17/02
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

本實用新型涉及一種基于鉆柱信道的無線聲波傳輸用井底噪聲隔離裝置。其技術方案是：在上端公扣與下端公扣之間設有噪聲隔離裝置，噪聲隔離裝置包括凸槽和凹槽，凸槽和凹槽為管柱結構，凸槽和凹槽交替設置，凸槽截面積大于凹槽截面積，上端公扣與發射裝置儀器艙連接，上端公扣與發射裝置儀器艙之間設有配合壓塊，下端公扣與下部鉆具連接。本實用新型的有益效果是：該噪聲隔離裝置可消除井底噪聲對井下中繼器接收信號的干擾，保證聲波信號井下識別與有效轉發，是實現聲信號通過中繼裝置拓展聲波在鉆柱中的傳輸距離的重要保障。

技術領域

本實用新型涉及一種井下信息無線傳輸裝置，特別涉及一種基于鉆柱信道的無線聲波傳輸用井底噪聲隔離裝置。

背景技術

隨著油氣勘探開發的不斷深入，鉆井工程中大量的井下信息需要傳輸，使得快速精確獲得井下信息成為關鍵問題，其重要過程就是井下信息的精確獲取和準確高速傳輸過程，目前井下信息無線傳輸技術主要有鉆井液脈沖、電磁波和聲波三種方式。鉆井液脈沖方式傳輸速率受限，同時氣體及各種非常規鉆井液不能產生有效的脈沖信號，電磁波傳輸方式存在地層適應性差的問題。聲波傳輸方式不依賴于鉆井液性質，對地層不存在選擇性，并且聲波在固體介質中傳播速度極快，鉆柱作為傳輸信道為井下信息聲波高速傳輸提供了得天獨厚的條件；研究認為需選擇低頻段的縱波作為井下聲傳輸的載波形式，因此需要在低頻段進行井下聲波信號的發射，同時可采用頻分復用（OFDM）等調制技術，以帶寬換取信噪比的辦法提高數據傳輸的可靠性和傳輸速率。聲波在鉆柱中傳播還存在嚴重的噪聲干擾問題，鉆井過程中產生的噪聲十分復雜，如鉆桿在井中的復雜運動會產生振動噪聲，鉆桿與井壁的相互撞擊、鉆頭對地層的撞擊等都會產生鉆井噪聲。噪聲水平的高低會改變信噪比的大小，從而影響到信號的傳輸。鉆井噪聲的主要成分的頻率范圍為小于4KHz，主要集中在400Hz-2500Hz之間。噪聲是影響數據傳輸的一個重要因素，它能使信號失真，并限制信息的傳輸速率。聲波傳輸系統由井下發射裝置、中繼轉發裝置和地面接收裝置組成，發射裝置發射縱波進行通信，中繼轉發裝置通過聲波接收裝置接收衰減了的聲波信號，并對信號進行有效檢出和放大并再次發射，接收裝置將采集所有的縱向振動信號。鉆柱信道的頻域特性和傳輸衰減特性決定了井下遠距傳輸的頻率基本范圍在2000Hz以內，同時對于頻分復用的需求使得聲波傳輸要在呈窄帶分布的通帶內選取兩組或多組頻率點進行編解碼，因此需要盡可能的消除井下噪聲對于聲波信號的影響；

井下傳輸載波趨于多頻傳輸，同時井下復雜噪聲信號造成了井下聲波載波信號的識別困難，井底發射裝置的發射信號在井底中繼裝置需要有效識別和轉發，因此需要減少井底噪聲干擾，重點隔離井底噪聲范圍為500Hz-2000Hz。現有噪聲隔離裝置的研究主要針對隨鉆測井，其所涉及隔離聲頻屬于高頻范圍。同時對于井下工具其尺寸受到極大限制，根據管柱頻域特性可知要消除低頻噪聲需要管柱結構尺寸較大，因此在井下環境限制的條件下實現低頻隔聲是一個技術難點，現有的聲波傳輸用噪聲隔離裝置多由結構差異出發，噪聲隔離裝置整體尺寸較大，且噪聲隔離裝置的設計評價不完善。

發明內容

本實用新型的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種基于鉆柱信道的無線聲波傳輸用井底噪聲隔離裝置，，可消除井底噪聲對井下中繼器接收信號的干擾，保證聲波信號井下識別與有效轉發，是實現聲信號通過中繼裝置拓展聲波在鉆柱中的傳輸距離的重要保障。

其技術方案是：包括上端公扣、凸槽、凹槽、下端公扣，在上端公扣與下端公扣之間設有噪聲隔離裝置，噪聲隔離裝置兩端為公扣，噪聲隔離裝置包括凸槽和凹槽，凸槽和凹槽為管柱結構，凸槽和凹槽交替設置，一個凸槽配合一個同長度的凹槽，不同長度的凸槽和凹槽從左向右長度遞減，凸槽截面積大于凹槽截面積，凹槽材質為鋁合金，凸槽材質為鋼制和鈦合金材質，上端公扣與發射裝置儀器艙連接，上端公扣與發射裝置儀器艙之間設有配合壓塊，下端公扣與下部鉆具連接。

優選的，噪聲隔離裝置隔聲頻帶范圍為500Hz-2000Hz，噪聲隔離裝置安裝位置距離發射裝置600米-1000米之間。