李峰飛 蔣世全 李漢興 高德利

（1.中海油研究總院； 2.中國(guó)石油大學(xué)（北京））

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)研究＊

李峰飛1，2蔣世全1李漢興1高德利2

（1.中海油研究總院； 2.中國(guó)石油大學(xué)（北京））

結(jié)合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，選擇鉆井液脈沖作為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳的方式，對(duì)信號(hào)下傳系統(tǒng)鉆井液壓力脈沖的傳播特性進(jìn)行了深入研究；分析了各種鉆井參數(shù)對(duì)鉆井液壓力脈沖幅值的影響，給出了鉆井液壓力脈沖的時(shí)間特性，并結(jié)合鉆井液壓力脈沖的傳播特性和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的自身特性設(shè)計(jì)了相適應(yīng)的指令系統(tǒng)和編碼方式。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，所研制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)解碼成功率高，能夠滿足旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的需要。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具 信號(hào)下傳 鉆井液壓力脈沖 傳播特性 編碼

自動(dòng)化閉環(huán)鉆井的概念源于20世紀(jì)80年代，而代表自動(dòng)化閉環(huán)鉆井最高水平的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)面世于20世紀(jì)90年代[1－2]。因旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)具有井眼凈化效果好、井身軌跡控制精確、位移延伸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在鉆超深井、高難定向井、叢式井、分支井等特殊工藝井中得到了廣泛的應(yīng)用[3－4]。國(guó)外各大石油服務(wù)公司大都研制了自己的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，并投入商業(yè)應(yīng)用獲取了巨大經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)以中國(guó)海油為首的很多單位也進(jìn)行了相關(guān)研究，但總體和國(guó)外仍有較大差距[5－6]。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)是通過(guò)“測(cè)、傳、導(dǎo)”功能，引導(dǎo)控制鉆頭鉆入預(yù)期目標(biāo)地層的智能化鉆井系統(tǒng)，一般由測(cè)量系統(tǒng)、通訊（傳輸）系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等幾部分組成。信號(hào)下傳系統(tǒng)承擔(dān)地面控制指令向下傳輸至井底導(dǎo)向工具的工作，是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)必不可少的組成部分[6－8]。國(guó)外投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)均配備成熟的信號(hào)下傳系統(tǒng)，部分公司的信號(hào)下傳系統(tǒng)形成了單獨(dú)的商業(yè)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)針對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向信號(hào)下傳系統(tǒng)的研究不多，且和國(guó)外有較大差距。中海油研究總院經(jīng)過(guò)多年努力研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)并進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，突破了包括信號(hào)下傳在內(nèi)的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了初步成功。本文結(jié)合中海油研究總院牽頭研制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具，對(duì)其信號(hào)下傳系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)分析研究。

1 信號(hào)下傳系統(tǒng)基本原理

信號(hào)下傳系統(tǒng)用于建立地面系統(tǒng)與井下系統(tǒng)的通訊通道，其應(yīng)該滿足以下基本要求[9－10]：

①完成地面控制命令的下傳和井下準(zhǔn)確接收；

②不影響正常的鉆井作業(yè)；

③系統(tǒng)具有很高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和可靠性。

由于鉆井作業(yè)的特殊性，傳統(tǒng)的通訊方式很難在鉆井環(huán)境中得以應(yīng)用。分析認(rèn)為，用于鉆井系統(tǒng)信號(hào)下傳系統(tǒng)的傳播途徑主要有電纜、智能鉆桿、光纖、電磁波、聲波、鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)、鉆井液脈沖等，各種傳輸方式的基本特性見表1。

表1 鉆井系統(tǒng)信號(hào)下傳方式比較

對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)而言，其主要用于發(fā)送地面控制指令，數(shù)據(jù)量相對(duì)較小，同時(shí)對(duì)于通訊速度要求并不十分嚴(yán)格。結(jié)合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)自身特性，綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可操作性等幾個(gè)方面的要求，選擇鉆井液脈沖作為其信號(hào)下傳方式。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井信號(hào)下傳系統(tǒng)基本原理如圖1所示。地面鉆井液泄流通道的“開”或“關(guān)”，可以控制鉆柱內(nèi)鉆井液流量的變化，進(jìn)而在井底產(chǎn)生相應(yīng)的壓力變化，即鉆井液壓力脈沖。地面按照一定順序控制泄流裝置產(chǎn)生鉆井液壓力脈沖（編碼），井下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)檢測(cè)鉆柱內(nèi)壓力的變化并按照一定的規(guī)則進(jìn)行相應(yīng)的解析（解碼），則可以完成地面控制命令的發(fā)送和井下接收。

圖1 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)原理框圖

2 鉆井液壓力脈沖傳播特性研究

2.1 信號(hào)下傳系統(tǒng)模型建立

如圖1所示，系統(tǒng)鉆井液的循環(huán)通道可以分為循環(huán)通道和泄流通道2個(gè)部分：當(dāng)?shù)孛嫘沽餮b置關(guān)閉時(shí)，鉆井液沿循環(huán)通道正常循環(huán)；當(dāng)?shù)孛嫘沽餮b置打開后時(shí)，鉆井液除沿循環(huán)通道流動(dòng)外，部分鉆井液將沿泄流通道直接返回泥漿池，進(jìn)而完成鉆井液脈沖的發(fā)送。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井液循環(huán)系統(tǒng)可簡(jiǎn)化成圖2所示框圖。

圖2 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具鉆井液循環(huán)系統(tǒng)框圖

如圖2所示，鉆井液在主循環(huán)回路中流動(dòng)的壓力損耗主要由管內(nèi)流、鉆頭、環(huán)空流幾部分組成，可分別用以下各式計(jì)算：

管內(nèi)流壓耗

環(huán)空流壓耗

鉆頭壓耗

式（1）～（3）中：Q 為鉆井液流量；ρ為鉆井液密度；L為鉆柱總長(zhǎng)；dh為井眼直徑；D為鉆柱外徑；d為鉆柱內(nèi)徑；c為噴嘴水力系數(shù)；A0為噴嘴出口截面積；f為摩阻系數(shù)。

對(duì)于鉆井液在地面管匯（高壓管線、立管、水龍帶、水龍頭）、鉆桿、鉆鋌、接頭等壓耗，可以用式（1）近似計(jì)算；對(duì)于鉆井液循環(huán)的各部分壓耗，均可以用下式近似計(jì)算：

式（4）中，k為鉆井液循環(huán)的各部分的等效水力系數(shù)。

根據(jù)柱塞式泥漿泵的特性可以將其等效為一恒流源，圖2所示框圖可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為圖3所示模型圖，其中kcl、kp、kbha、kb、ka、kbp分別為地面管匯、鉆柱、井底鉆具、鉆頭、環(huán)空、地面泄流裝置的簡(jiǎn)化水力系數(shù)。設(shè)系統(tǒng)正常流量為Q0，泄流后主循環(huán)通道流量為Q1，泄流通道流量為Q2，泄流后主循環(huán)通道的壓耗為pm，泄流通道的壓耗為pbp，則有如下關(guān)系：

圖3 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)模型圖

2.2 鉆井液壓力脈沖幅值計(jì)算

鉆井液壓力脈沖依賴地面泄流產(chǎn)生，所以鉆井液壓力脈沖幅值也即測(cè)量點(diǎn)泄流前后的壓力差值。設(shè)泄流前測(cè)量點(diǎn)的壓力值為p0，泄流后的壓力值為p1，鉆井液壓力脈沖幅值為pA，由圖3再結(jié)合式（4）則有

根據(jù)式（6）

結(jié)合式（5）、（7）、（8），簡(jiǎn)化后可得

對(duì)于式（9）而言，鉆井液流量Q0為已知量，kcl、kp、kb、ka均可通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算獲得，kbha、kbp分別代表內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的地面泄流裝置和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具自身的等效水力系數(shù)，為避免計(jì)算誤差，在實(shí)際工程中通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量計(jì)算獲得，這樣便可以獲得鉆井液壓力脈沖幅值。

以天津塘沽某試驗(yàn)井為例，鉆井液密度為1.08 g/cm3；粘度3.1 mPa·s，使用φ215.9 mmPDC 鉆頭，噴嘴組合為3個(gè)8.73 mm和2個(gè)12.7 mm，泥漿泵排量為31.13 L/s，在井深800 m處通過(guò)信號(hào)下傳系統(tǒng)發(fā)送鉆井液壓力脈沖序列。經(jīng)理論計(jì)算，鉆井液壓力脈沖幅值為3.8 MPa；井下系統(tǒng)記錄保存壓力數(shù)據(jù)，提鉆后進(jìn)行實(shí)測(cè)值與計(jì)算值對(duì)比，其結(jié)果分析見表2。由表2可以看出，理論計(jì)算獲得的鉆井液壓力脈沖幅值和實(shí)測(cè)鉆井液壓力脈沖幅值吻合較好，誤差在±5%以內(nèi)。

表2 某試驗(yàn)井鉆井液壓力脈沖幅值對(duì)比結(jié)果

結(jié)合式（1）～（9），在假設(shè)其他因素不變的情況下，對(duì)實(shí)際鉆井過(guò)程中各參數(shù)對(duì)鉆井液壓力脈沖幅值的影響進(jìn)行了相應(yīng)的定性分析（表3）。

表3 實(shí)際鉆井過(guò)程中各參數(shù)對(duì)鉆井液壓力脈沖幅值的影響

2.3 鉆井液壓力脈沖的頻率特性

控制地面泄流裝置泄流閥的“開”、“關(guān)”在井下形成鉆井液壓力脈沖，因此鉆井液壓力脈沖的時(shí)間特性和泄流閥的“開”、“關(guān)”動(dòng)作直接相關(guān)，鉆井液壓力脈沖的整體時(shí)間特性和地面控制動(dòng)作相一致。

實(shí)際應(yīng)用中，由于鉆井液自身的特性，鉆井液壓力脈沖不可能發(fā)生壓力的突然變化，從高到低和從低到高的變化均需要一個(gè)過(guò)程。某試驗(yàn)井泄流閥“開”、“關(guān)”形成的鉆井液壓力脈沖波形圖見圖4，可見該井鉆井液壓力脈沖波形呈指數(shù)變化[11－12]。一個(gè)完整的鉆井液壓力脈沖將由4個(gè)區(qū)域組成：下降區(qū)（A～B）、低壓穩(wěn)定區(qū)（B～C）、上升區(qū)（C～D）、高壓穩(wěn)定區(qū)（D～E），其中A～C對(duì)應(yīng)泄流閥持續(xù)打開時(shí)間，C～E對(duì)應(yīng)泄流閥持續(xù)關(guān)閉時(shí)間。

圖4 某試驗(yàn)井泄流閥“開”、“關(guān)”形成的鉆井液壓力脈沖

2.3.1 鉆井液壓力脈沖下降沿及上升沿時(shí)間測(cè)量

對(duì)于鉆井液壓力脈沖而言，其波形呈指數(shù)變化，其變化的時(shí)間和鉆井液的密度、粘度、壓縮系數(shù)、井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合、泄流量、泥漿泵性能等一系列物理量相關(guān)。由于其涉及變量太多，理論計(jì)算可能造成較大的誤差，為了對(duì)鉆井液壓力脈沖的時(shí)間特性有更好的了解，可以在井場(chǎng)對(duì)鉆井液壓力脈沖的時(shí)間特性進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具鉆具下至井底后，通過(guò)安裝在立管處的壓力傳感器進(jìn)行鉆井液壓力脈沖下降沿及上升沿時(shí)間的測(cè)量，具體測(cè)量步驟如下：①鉆具下至井底后開泵，調(diào)整泵沖至正常鉆進(jìn)作業(yè)需要的泵沖；②泵壓穩(wěn)定后，記錄立管壓力；③打開地面泄流裝置進(jìn)行泄流，同時(shí)啟動(dòng)秒表；④當(dāng)立管泵壓再次穩(wěn)定后，停止秒表，則獲得鉆井液壓力脈沖下降沿的時(shí)間；⑤清零秒表，準(zhǔn)備關(guān)閉地面泄流裝置；⑥關(guān)閉地面泄流裝置，同時(shí)啟動(dòng)秒表；⑦當(dāng)立管壓力基本恢復(fù)至步驟②所記錄的壓力時(shí)，停止秒表，則獲得鉆井液壓力脈沖上升沿的時(shí)間。

2.3.2 實(shí)測(cè)鉆井液壓力脈沖時(shí)間數(shù)據(jù)

仍以天津塘沽某試驗(yàn)井為例，結(jié)合所研制的地面泄流裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在井口和井下進(jìn)行了大量試驗(yàn)，測(cè)得了大量的鉆井液壓力脈沖下降沿和上升沿?cái)?shù)據(jù)，繪制了其下降沿和上升沿時(shí)間特性曲線（圖5）。從圖5可以看出，該井鉆井液壓力脈沖下降沿一般在5 s以內(nèi)；上升沿在10 s以內(nèi)，下降沿較上升沿快。為避免干擾，給鉆井液壓力脈沖以充分的下降和恢復(fù)時(shí)間，在地面控制鉆井液壓力脈沖的發(fā)送中，采用開泄流閥10 s、關(guān)泄流閥15 s的時(shí)序來(lái)完成一個(gè)完整鉆井液壓力脈沖的發(fā)送。

圖5 某試驗(yàn)井鉆井液壓力脈沖下降沿和上升沿時(shí)間特性曲線

3 信號(hào)下傳系統(tǒng)指令系統(tǒng)與信號(hào)編碼方式設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)地面指令的向下傳輸，不僅需要能在井底產(chǎn)生鉆井液壓力脈沖，同時(shí)井下工具必須能從識(shí)別出的鉆井液壓力脈沖中解析出相應(yīng)的控制指令，因此必須按照一定的規(guī)律或時(shí)間順序來(lái)進(jìn)行鉆井液壓力脈沖的發(fā)送，即必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的編碼。對(duì)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的信號(hào)下傳系統(tǒng)而言，編碼必須遵循準(zhǔn)確性、時(shí)效性、可行性（易于實(shí)現(xiàn)）的原則。

3.1 指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井信號(hào)下傳系統(tǒng)指令系統(tǒng)主要用于控制導(dǎo)向工具實(shí)現(xiàn)穩(wěn)斜、導(dǎo)向（增斜、降斜、增方位、降方位）等功能。結(jié)合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具自身的特性，所設(shè)計(jì)的信號(hào)下傳系統(tǒng)指令系統(tǒng)見圖6，對(duì)應(yīng)井眼截面0°～360°范圍，每30°設(shè)計(jì)1個(gè)指令，共12個(gè)指令；同時(shí)設(shè)計(jì)1個(gè)穩(wěn)斜指令（KD）、1個(gè)停止指令（ST）和2個(gè)備用指令。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)共設(shè)計(jì)信號(hào)下傳指令16個(gè)。

圖6 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井信號(hào)下傳系統(tǒng)指令系統(tǒng)圖

3.2 信號(hào)編碼方式設(shè)計(jì)

對(duì)于鉆井液壓力脈沖而言，其下降沿出現(xiàn)的速度要較上升沿快且易于識(shí)別，所以旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)設(shè)定以下降沿作為信號(hào)編碼的信源；同時(shí)，為了更好地接收和識(shí)別鉆井液壓力脈沖信號(hào)，在每個(gè)脈沖后需要有一定的恢復(fù)時(shí)間，即在發(fā)送一個(gè)脈沖后需要等待一個(gè)恢復(fù)周期才能進(jìn)行下一個(gè)脈沖的發(fā)送。如果采用脈沖的有無(wú)表達(dá)數(shù)字信號(hào)的“0”、“1”，則傳輸過(guò)程中需要頻繁地開關(guān)地面泄流裝置，對(duì)系統(tǒng)影響較大。為盡量簡(jiǎn)化操作，同時(shí)使系統(tǒng)具有數(shù)字編碼的抗干擾、容錯(cuò)等能力，設(shè)計(jì)了以4個(gè)脈沖來(lái)進(jìn)行信息傳輸?shù)木幋a方式，將整個(gè)命令劃分為4個(gè)區(qū)域（圖7），其中每個(gè)區(qū)域以一個(gè)完整的脈沖作為起始信號(hào)，每個(gè)區(qū)域的時(shí)間均由脈沖下降時(shí)間（TD）、脈沖恢復(fù)時(shí)間（TU）、命令時(shí)間（T1、T2、T3）等3個(gè)部分組成，命令時(shí)間可以為0，第3命令區(qū)作為校驗(yàn)區(qū)且采用偶校驗(yàn)。

圖7 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)信號(hào)編碼方式

根據(jù)本文前述，在此取TD＝10 s，TU＝15 s，對(duì)命令時(shí)間做如下定義：

其中n、m、c分別表示命令時(shí)間T1、T2、T3的區(qū)分參數(shù)。第1、2命令區(qū)，命令時(shí)間區(qū)分參數(shù)n、m和實(shí)際命令對(duì)照如表4，第3命令區(qū)命令時(shí)間區(qū)分參數(shù)c按照判定原則由n、m共同決定。

由圖7所示，單個(gè)命令持續(xù)時(shí)間Tc＝4×（TD＋TU）＋T1＋T2＋T3＝（4＋n＋m＋c）×TD＋4×TU。例如，當(dāng)要向120°方向?qū)蜚@進(jìn)時(shí)，據(jù)表4取n＝2、m＝1，此時(shí)c＝1，整個(gè)命令發(fā)送持續(xù)時(shí)間140 s。

表4 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)各命令時(shí)間對(duì)應(yīng)指令

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

根據(jù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求，信號(hào)下傳系統(tǒng)配合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具在天津塘沽、長(zhǎng)慶、四川等試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)完成了10余井次的信號(hào)下傳作業(yè)，均取得了理想結(jié)果。2012年3月，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具在天津塘沽JJSY－4井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在試驗(yàn)中根據(jù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具實(shí)際作業(yè)需要，按照所設(shè)計(jì)信號(hào)下傳指令編碼方法累積發(fā)送信號(hào)下傳指令15個(gè)，其中0°導(dǎo)向指令（增斜指令）9個(gè)、穩(wěn)斜指令（KD）1個(gè)、停止指令（ST）5個(gè)，完成一個(gè)指令的發(fā)送一般需要2～3 min，這與國(guó)外投入商業(yè)應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)相近。作業(yè)結(jié)束提鉆后對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向內(nèi)部測(cè)量保存數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，試驗(yàn)中正確執(zhí)行信號(hào)下傳指令共14個(gè)，未能正確執(zhí)行的1個(gè)信號(hào)下傳指令是由于地面發(fā)送時(shí)序錯(cuò)誤導(dǎo)致，這說(shuō)明本文所研制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)解碼準(zhǔn)確率接近100%，可以滿足旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的需要。

5 結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果表明，根據(jù)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的自身特性綜合考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可操作性等要求，選用鉆井液脈沖作為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳方式是可行的，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，本文研制的信號(hào)下傳系統(tǒng)解碼成功率高，可以成功應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。由于受泄流裝置以及鉆井液通道自身特性的限制，本文研制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)要求地面泄流的速率不能太高，完成一個(gè)指令的發(fā)送一般需要2～3 min的時(shí)間，但這與國(guó)外投入商業(yè)應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)相近。

需要指出的是，當(dāng)指令系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，需要對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具信號(hào)下傳系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展。同時(shí)，目前所研制的信號(hào)下傳系統(tǒng)的配套系統(tǒng)仍有所欠缺，需要進(jìn)一步完善與優(yōu)化。

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Study on downward signaling system of rotary steerable drilling tool

Li Fengfei1，2Jiang Shiquan1Li Hanxing1Gao Deli2
（1.CNOOC Research Institute，Beijing，100027；2.China University of Petroleum，Beijing，102249）

Combined with the characteristics of rotary steerable drilling system，the drilling fluid pressure pulse was taken as the downward signaling mode of the rotary steerable drilling tool and the deep study was carried out on the transmission characteristics of the drilling fluid pressure pulses in the system.The influences of various drilling parameters no the pulse amplitude were analyzed and the time characteristics of the pulses were obtained.Thereby the suitable command system and the coding method were designed combined with the transmission characteristics of drilling fluid pressure pulses and the characteristics of the rotary steerable drilling tool.The field test has demonstrated that the developed downward signaling system has high decoding rate and meet the needs of the rotary steerable drilling tool.

rotary steerable drilling tool；downward signaling；drilling fluid pressure pulse；propagation characteristic；coding

＊國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)工程化技術(shù)研究（編號(hào)：2007AA090801）”部分研究成果。

李峰飛，男，2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢），獲博士學(xué)位，現(xiàn)主要從事旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)相關(guān)的研究工作。地址：北京市東城區(qū)東直門外小街6號(hào)海油大廈（郵編：100027）。電話：010－84525497。

2011－12－27改回日期：2012－02－21

（編輯：葉秋敏）