摘要：针对石油钻井井下天线工作在井筒钻井液及地层组成的特殊环境中,无线传输信号损耗大、难以可靠传输的问题,通过仿真建模,设计一种新型磁耦极子天线,具备高增益、抗干扰和小型化特点,实现井下无线数据的可靠传输。首先采用HFSS三维仿真软件构建仿真模型,详细将天线的长度、距离钻柱本体位置及天线的蛇形弯折数等关键参数进行计算,得出有效传输的参数组合和频点规律。据此规律,设计了天线实物,仿真结果与实物测试结果相比对,具有高度一致性,回波损耗可达到-7.5 dB以下,仿真设计的参数可以满足实际应用需求。该天线设计可应用于石油钻井井下无线传输,可提高信号发射强度,减小天线尺寸,降低系统功耗,实现无线信号可靠传输。

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。