[实用新型]一种基于钻柱信道的无线声波传输用井底噪声隔离装置

说明书

本实用新型涉及一种基于钻柱信道的无线声波传输用井底噪声隔离装置。其技术方案是：在上端公扣与下端公扣之间设有噪声隔离装置，噪声隔离装置包括凸槽和凹槽，凸槽和凹槽为管柱结构，凸槽和凹槽交替设置，凸槽截面积大于凹槽截面积，上端公扣与发射装置仪器舱连接，上端公扣与发射装置仪器舱之间设有配合压块，下端公扣与下部钻具连接。本实用新型的有益效果是：该噪声隔离装置可消除井底噪声对井下中继器接收信号的干扰，保证声波信号井下识别与有效转发，是实现声信号通过中继装置拓展声波在钻柱中的传输距离的重要保障。

技术领域

本实用新型涉及一种井下信息无线传输装置，特别涉及一种基于钻柱信道的无线声波传输用井底噪声隔离装置。

背景技术

随着油气勘探开发的不断深入，钻井工程中大量的井下信息需要传输，使得快速精确获得井下信息成为关键问题，其重要过程就是井下信息的精确获取和准确高速传输过程，目前井下信息无线传输技术主要有钻井液脉冲、电磁波和声波三种方式。钻井液脉冲方式传输速率受限，同时气体及各种非常规钻井液不能产生有效的脉冲信号，电磁波传输方式存在地层适应性差的问题。声波传输方式不依赖于钻井液性质，对地层不存在选择性，并且声波在固体介质中传播速度极快，钻柱作为传输信道为井下信息声波高速传输提供了得天独厚的条件；研究认为需选择低频段的纵波作为井下声传输的载波形式，因此需要在低频段进行井下声波信号的发射，同时可采用频分复用（OFDM）等调制技术，以带宽换取信噪比的办法提高数据传输的可靠性和传输速率。声波在钻柱中传播还存在严重的噪声干扰问题，钻井过程中产生的噪声十分复杂，如钻杆在井中的复杂运动会产生振动噪声，钻杆与井壁的相互撞击、钻头对地层的撞击等都会产生钻井噪声。噪声水平的高低会改变信噪比的大小，从而影响到信号的传输。钻井噪声的主要成分的频率范围为小于4KHz，主要集中在400Hz-2500Hz之间。噪声是影响数据传输的一个重要因素，它能使信号失真，并限制信息的传输速率。声波传输系统由井下发射装置、中继转发装置和地面接收装置组成，发射装置发射纵波进行通信，中继转发装置通过声波接收装置接收衰减了的声波信号，并对信号进行有效检出和放大并再次发射，接收装置将采集所有的纵向振动信号。钻柱信道的频域特性和传输衰减特性决定了井下远距传输的频率基本范围在2000Hz以内，同时对于频分复用的需求使得声波传输要在呈窄带分布的通带内选取两组或多组频率点进行编解码，因此需要尽可能的消除井下噪声对于声波信号的影响；

井下传输载波趋于多频传输，同时井下复杂噪声信号造成了井下声波载波信号的识别困难，井底发射装置的发射信号在井底中继装置需要有效识别和转发，因此需要减少井底噪声干扰，重点隔离井底噪声范围为500Hz-2000Hz。现有噪声隔离装置的研究主要针对随钻测井，其所涉及隔离声频属于高频范围。同时对于井下工具其尺寸受到极大限制，根据管柱频域特性可知要消除低频噪声需要管柱结构尺寸较大，因此在井下环境限制的条件下实现低频隔声是一个技术难点，现有的声波传输用噪声隔离装置多由结构差异出发，噪声隔离装置整体尺寸较大，且噪声隔离装置的设计评价不完善。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于钻柱信道的无线声波传输用井底噪声隔离装置，，可消除井底噪声对井下中继器接收信号的干扰，保证声波信号井下识别与有效转发，是实现声信号通过中继装置拓展声波在钻柱中的传输距离的重要保障。

其技术方案是：包括上端公扣、凸槽、凹槽、下端公扣，在上端公扣与下端公扣之间设有噪声隔离装置，噪声隔离装置两端为公扣，噪声隔离装置包括凸槽和凹槽，凸槽和凹槽为管柱结构，凸槽和凹槽交替设置，一个凸槽配合一个同长度的凹槽，不同长度的凸槽和凹槽从左向右长度递减，凸槽截面积大于凹槽截面积，凹槽材质为铝合金，凸槽材质为钢制和钛合金材质，上端公扣与发射装置仪器舱连接，上端公扣与发射装置仪器舱之间设有配合压块，下端公扣与下部钻具连接。

优选的，噪声隔离装置隔声频带范围为500Hz-2000Hz，噪声隔离装置安装位置距离发射装置600米-1000米之间。