高频磁耦合有缆钻杆信道建模与仿真分析

作     者：胡永建 黄衍福 石林 Hu Yongjian;Huang Yanfu;Shi Lin

作者机构：中国石油集团钻井工程技术研究院 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2018年第39卷第11期

页      面：1292-1298,1316页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：国家科技重大专项(2016ZX05020-005-001)资助 

主　　题：磁耦合 有缆钻杆 信道建模 二端口网络 混合模型 集总参数电路 传输线 

摘      要：高频磁耦合有缆钻杆能够提高随钻测量数据的传输速率,其使用同轴电缆减少信道的高频损耗,利用磁耦合感应实现钻杆之间的无线信号传输。为了确定信号载波频率、实现不同有缆钻具间的阻抗匹配以及降低信道衰减,使用2种不同模型完成了信道建模与仿真分析。首先使用标准二端口网络元件级联模型仿真,虽然基于测量数据的 黑箱 网络元件无法给出物理解释,也没有用于优化的设计参数,但仿真结果有利于有缆钻杆工艺改进的验证性实验。其次使用集总参数电路和传输线混合模型仿真,其中集总参数电路有可测量的设计参数,在提供物理解释的同时能够优化设计,而传输线仿真了高频条件下长度不能忽略的同轴电缆。混合模型使用分级网络的链接参数完成散射参数的计算,设定了耦合系数、绕组电感及磁滞损耗3个调谐参数,仿真结果与测量结果相吻合。