ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2022. №11
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.3
УДК: 534.213.4:517.518.82
РАЗРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА
ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ТЕЛЕМЕТРИИ
О.В. Стукач 1,2, И.А. Ершов 2, С.В. Быков 2, С.А. Гладышев 2
1 Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
101000, г. Москва, ул. Мясницкая, д. 20
2 Новосибирский государственный технический университет
630073, г. Новосибирск, пр-т К. Маркса, д. 20
Статья поступила в редакцию 2 октября 2022 г.
Аннотация. Предложен и исследуется новый канал связи для передачи телеметрической информации. Основной идеей является использование акустического сигнала в полосе ультразвуковых частот и внутритрубного пространства как среды передачи. Выбор ультразвукового диапазона частот акустических сигналов был сделан из предположения о меньшем влиянии эффекта интерференции при разных расстояниях между приемником и передатчиком сигналов. Внутритрубное пространство содержит более однородную среду, чем породы за обсадной трубой. Использование ультразвуковых частот уменьшает рассеяние сигнала в затрубное пространство. Предполагается, что это позволит улучшить достоверность передаваемой информации. Представлены разработанные ультразвуковые приёмник и передатчик цифрового сигнала в коде «Манчестер-II» на базе ультразвукового излучателя ma40s4s и ультразвукового датчика ma40s4r. Приведена электрическая принципиальная схема приёмника. Для оценки эффективности технического решения разработан испытательный стенд. Проведена оценка затухания ультразвукового сигнала во внутритрубном пространстве и сделан вывод о перспективности использования ультразвукового канала связи. В ходе экспериментов выявлено значительное влияние интерференции. Данное явление затрудняет его идентификацию, поскольку паузы между символами заполняются отраженным сигналом. Для решения данной проблемы был использован дополнительный резонансный усилитель.
Ключевые слова: измерения в процессе бурения, ультразвуковой канал, геофизическая телеметрия, кодирование сигнала.
Финансирование: исследование выполнено при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта № 22-29-00024.
Автор для переписки: Ершов Иван Анатольевич, ershov@corp.nstu.ru
Литература
1. Тынчеров К.Т., Червяков Н.И., Селиванова М.В., Калмыков И.А. Способ повышения достоверности телеметрической скважинной информации, передаваемой по беспроводному каналу связи. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т.329. №3. С.36-43.
2. Стукач О.В., Мирманов А.Б., Гопоненко А.С., Кочумеев В.А. Разработка новой телесистемы для передачи данных по радиоканалу в процессе бурения скважин. Вестник науки Сибири. 2014. №1(11). С.76-83.
3. Бошенятов Б.В., Попов В.В. Затухание низкочастотных звуковых волн в микропузырьковой газожидкостной среде. Фундаментальные исследования. 2009. №3. С.99-102.
4. Горбачев И.В., Кузяков О.Н., Прядко А.В. К вопросу о затухании звуковой волны, связанном с излучением звука в затрубное пространство. Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2009. №5. С.29-31.
5. Mostaghimi H., Pagtalunan J.R., Moon B., Kim S., Park S.S. Dynamic drill-string modeling for acoustic telemetry. International Journal of Mechanical Sciences. 2022. V.218. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.107043
6. Pagtalunan J., Parmar K., Kim S., Moon B., Park S.S. Experimental study on repeater-free acoustic telemetry for downhole operations. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2021. V.202. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.108551
7. Li H., Liang J., Li C., Li G., Meng Y., Yang P., Liu J., Xu L. A novel method to improve mud pulse telemetry performance during gaseated underbalanced drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2022. V.213. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110400
8. Levenets A.V., Un C.E., Bogachev I.V. Method of noise-protected transmission of telemetric data with adaptation to the state of the communication channel. 2019 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies, FarEastCon. 2019. https://doi.org/10.1109/FarEastCon.2019.8934367
9. Shao J., Yan Z., Han S., Li H., Gao T., Hu X., Wei C. Differential signal extraction for continuous wave mud pulse telemetry. Journal of Petroleum Science and Engineering. V.148. P.127-130. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2016.09.047
10. Sacristan-Riquelme J., Segura F., Oses M.T. Simple and efficient inductive telemetry system with data and power transmission. Microelectronics Journal. 2008. V.39. №1. P.103-111. https://doi.org/10.1016/j.mejo.2007.11.012
11. Ramos A. San Emeterio J.L., Sanz P.T. Different tuning contributions in piezoelectric transceivers improving transient signals for ultrasonic imaging. ISAF 1998. Proceedings of the Eleventh IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics. 1998. P.251-254. https://doi.org/10.1109/ISAF.1998.786681
Для цитирования:
Стукач О.В., Ершов И.А., Быков С.В., Гладышев С.А. Разработка ультразвукового приемопередатчика для скважинной телеметрии. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.3