张会先

摘要：该文针对利用声波在钻杆中有效地传输随钻数据，提出应用声波无缝传输模型将任意钻柱组合分解为单个声波无缝传输模型级联。分析了其组合是每个钻具系统函数的S参数形式，并在Simulink环境下仿真了S参数的传输函数特性。将双口网络S参数转换为双口网络T参数，多钻具级联的系统函数为各T参数连乘，并对多个相同钻杆级联后的模型进行仿真，仿真结果将对声波传输中传输频带的确定、调制解调的方案设计等提供有力的技术支持，为声波传输仪器的研制提供技术平台。

关键词：钻杆信道；声波传输；S参数；Simulink仿真

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0250-03

Acoustical Properties Study within Drill Strings Based on Simulink

ZHANG Hui-xian

（Xian Ke Da Gao Xin University， Xian 710109， China ）

Abstract： In this article， according to use of acoustic wave drilling data in a drill pipe which is effective transmission， Proposed the application of acoustic seamless transfer model， that make any drill string decomposition and integration into the seamless transfer model cascade of a single acoustic. Analyzed its combination of S-parameters form for the function of each drilling tool system， and simulated S-parameters of the transfer function characteristics based on simulink. Convert dual-port network S-parameters for the two-port network T switch， simulate the model that more than one of the same pipe cascade， the simulation results will provide a strong technical support to confirm the frequency band of acoustic wave transmission and design the scheme of modulation and demodulation， provide technology platform for the development of acoustic transmission equipment.

Key words： Drill pipe Channel； Acoustic transmission； S parameter； Simulink simulation

1 引言

在钻井过程中，为了保证钻井过程顺利有效进行的进行，需要将井下信息通过相应设备发送给地面接收设备。所以可靠且高效的测井信息传输系统成为钻井测控技术研究的热点。声波传输方式在使用中由于它的结构简单、节约成本、方便定向发射等一系列优势备受关注[1]。但是其研究难点在于怎样实现将井下声波信号双向、快速的传输给地面设备。石油钻井结构中的连续钢质钻柱材质可以作为声波井下信息可靠且高速传输的良好介质。但是，关于声波在钻杆中的传输特性目前还有待做更深入的研究，以便使此项技术能够在实际测井中为之服务。本位旨在通过对声波在钻井中周期性钻杆结构中传输特性的仿真研究，对声波测井技术系统研发及产品的开发应用提供一定的理论依据。……