專利名稱：：一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鉆探中井底與地面之間雙向數(shù)據(jù)的聲波遙傳
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法。
背景技術(shù)：
：鉆井時(shí)井底與地面之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在現(xiàn)代鉆井技術(shù)中發(fā)揮越來越重要的作用。目前鉆井市場上商業(yè)化應(yīng)用的泥漿脈沖發(fā)生器存在傳輸速率低、對鉆井液依賴嚴(yán)重、使用、維護(hù)成本高的缺點(diǎn)。因此近年國外在聲波遙傳
技術(shù)領(lǐng)域：
進(jìn)行研究，以取代泥漿脈沖發(fā)生器。聲波遙傳技術(shù)是指由聲波換能器在近鉆頭產(chǎn)生縱向彈性波，該彈性波沿著鉆鋌、井下工具、鉆桿在泥漿包圍下傳輸?shù)降孛娴姆椒?。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是傳輸速率較高(理論上可以達(dá)到2400bits/s);可以雙向傳輸數(shù)據(jù)；信號的傳輸?shù)妮d體為鉆桿，因而受到泥漿影響因素較??；由于在系統(tǒng)中沒有活動部件，因此可靠性較高，制造和后期維護(hù)成本就比較低；不像泥漿脈沖發(fā)生器，通訊的距離可以通過中繼器來延長。關(guān)于聲波傳輸信息通道特性理論研究的最重要的貢獻(xiàn)是由Drumheller教授領(lǐng)導(dǎo)的小組完成的。從1983年起至今，美國國家能源部Sandia重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室持續(xù)支持Drumhe11er開展了長達(dá)20余年的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)室研究。他們建立了描述聲波傳輸通道的基本理論模型。并在此基礎(chǔ)上研究了聲波通道的特性，特別是它的周期性頻帶、多徑傳播特性以及彌散特性。隨后，Halliburton公司支持下開展了聲波遙傳通道容量的評估[1]，給出了400bits/s2000bits/s的結(jié)論。2001年起，美國能源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和Halliburton公司聯(lián)合支持了聲波MWD的原理樣機(jī)的研發(fā)以及在采油環(huán)境隨后又在鉆井環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和油田現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。2003年在采油環(huán)境的聲波遙傳系統(tǒng)ATS投入使用，并獲美國當(dāng)年科技大獎。32007年9月公布的成果[2]表明聲波遙傳系統(tǒng)的試驗(yàn)樣機(jī)在隨鉆環(huán)境中達(dá)到了30bits/s的傳輸速率，在沒有中繼的情況下，最深試驗(yàn)井深2600m。在聲波信號傳播基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，從2001年開始，BakerHughes[3]、DBIW、IntelliServ[5]、Weatherford/Lamb[6]等公司陸續(xù)申請了鉆井聲波遙傳系統(tǒng)的專利。BakerHughes提出了FSK、PSK和MSK的調(diào)制方法；DBI提出的是正交頻分多路(OFDM)調(diào)制方法；IntelliServ提出了一種聲波發(fā)送換能器的結(jié)構(gòu)；Weatherford/Umb只是提出了一種聲波傳輸系統(tǒng)框圖，并無具體特定技術(shù)。而進(jìn)展最快的Halliburton則提出了一種聯(lián)合信源信道編碼以及多載波調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于聲波傳輸系統(tǒng)。但是Drumheller模型的建立有個(gè)很重要的假設(shè)，即聲波傳輸管是周期性的連續(xù)管。這個(gè)假設(shè)限制了聲波傳輸技術(shù)在油管和鉆桿中的應(yīng)用，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中鉆桿串和油管串并不是標(biāo)準(zhǔn)的周期管，比如鉆井時(shí)的下部鉆具組合就包含有穩(wěn)定器等異型桿，而且這些異型管的安放位置每口井的設(shè)計(jì)都不同，這種復(fù)雜的管串結(jié)構(gòu)對傳輸通道特性的影響非常嚴(yán)重。同時(shí)根據(jù)上述建立的模型所生產(chǎn)的聲波傳輸儀器在使用中存在著適用性差的問題，在這口井中可以使用，而換一口井就不能傳輸信號，因此影響到傳輸系統(tǒng)總體方案的選擇。1.LGao，D.Finley，W.Gardner,"AcousticTelemetryCanDeliverMoreReal-TimeDownholeDatainUnderbalancedDrillingOperations"IADC/SPE98948，DrillingConferenceheldinMiamiFlorida,U.S.A.,21-23February2006.2.J.M.Neff，"Field-TestResultsofanAcousticMWDSystem"，SPE/IADC105021DrillingConferenceheldinAmsterdam,TheNetherlands,20-22February2007.3.Green;RobertR."Methodandapparatusforimprovedcommimicationinawellboreutilizingacousticsignals"U.S.Patent6,450,258(2002).4.Hill;LawrenceW."Downholetelemetryandcontrolsystem"U.S.Patent6,747,569(2004).5.Hall;DavidR.，"Polisheddownholetransducerhavingimprovedsignalcoupling，，U.S.Patent7，019，665(2006).6.Hammond;BlakeThomas,"Acousticaltelemetry"U.S.Patent7,013,989(2006).
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要提供一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的因聲波傳輸通道性質(zhì)的通用性差而引起的傳輸效果不理想問題。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法，0nr2—尺7:、乂M21M22.Mi1及"A1、、乂乂透射系數(shù)可表示為:,一WM12M2122與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明針對油管和鉆桿作為聲波信號傳輸?shù)膹?fù)雜通道，充分研究其通道傳輸特性，研究出無縫的、可以任意組合的鉆柱串聲波通道傳播模型，與實(shí)際現(xiàn)場使用情況結(jié)合緊密，適用性強(qiáng)，傳輸結(jié)果可靠。2、通用性好利用本發(fā)明的模型可以對任意鉆具組合鉆柱串的聲波傳播特性進(jìn)行研究分析，因此依據(jù)本發(fā)明制造的儀器可以在不同的井中使用。本文建立的無縫聲波模型經(jīng)與D.S.Drumheller的模型對比，可以證明可靠，但適用范圍和靈活性要比D.S.Drumheller的模型好。53、具有長遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義:本發(fā)明對不同鉆具組合的鉆柱建立聲波傳輸理論，為今后開發(fā)相關(guān)的儀器打好基礎(chǔ)?？杀ＷC異型管和異型管任意組合的聲波通道傳輸?shù)馁|(zhì)量。圖l是均勻桿的坐標(biāo)圖2是鉆桿和接箍組成對稱結(jié)構(gòu)示意圖3是鉆桿和接箍的連接處的邊界條件示意圖4是鉆桿和接箍的等效模型示意圖5是單根鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖6是單根鉆桿的聲傳播示意圖7是本發(fā)明無縫聲波模型與D.S.Drumheller模型的傳輸特性對比；圖8是五節(jié)鉆桿的聲波傳輸特性；圖9是第一種的結(jié)構(gòu)示意圖10是實(shí)施例1的聲透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線圖ll是第二種的結(jié)構(gòu)示意圖12是實(shí)施例2的聲透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線圖13是第三種的結(jié)構(gòu)示意圖M是實(shí)施例3的聲透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線圖；具體實(shí)施例方式本發(fā)明要建立一種單個(gè)鉆具的無縫聲波傳輸模型，此處無縫的含義是在鉆具的上下連接處聲波只有透射而沒有反射，這樣不同的鉆具就可以任意組合。進(jìn)而可以為不同的鉆井作業(yè)量身定制最優(yōu)的聲波遙傳方案。一、下面對本發(fā)明的原理進(jìn)行分析，并提出技術(shù)方案；1、均勻圓柱體縱振動分析鉆桿在進(jìn)行信息傳輸時(shí)，使用聲波作為信息載體。聲波在鉆桿中進(jìn)行傳播,其實(shí)質(zhì)就是振動形式在鉆桿中的傳播。如圖1沿桿的軸向位置用z表示，時(shí)間用Z表示，質(zhì)量密度p。)、橫截面積J(z)和楊氏彈性模量Mz)?？紤]一維縱振動，根據(jù)彈性力學(xué)，在動態(tài)應(yīng)力cr(z力的作用下，縱向位移為C/。力，應(yīng)變?yōu)榕ｎD運(yùn)動方程為:(1)由彈性力學(xué)得到應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系為a(V)=￡(^)，將其代入(1)式，得到關(guān)于位移的二階微分方程:r勿32f/3(2)得到縱波振動方程:勿1勿(3)(4)c&其中一=￡，位移方程的解為)=(",+ve"fe),其中"，v分別表示前進(jìn)位移幅值和反射位移幅值。實(shí)際中使用的鉆桿是含有接箍的周期性結(jié)構(gòu)，整個(gè)鉆桿的橫截面是周期性變化的，因此要把鉆桿和接箍分開來看，將鉆桿和接箍分別看成是均勻的等截面管，在每段上滿足振動方程，其解的形式也相同，只是位移振幅常數(shù)"，v和相位不同。對于鉆桿，位移解記為他,)+v/=1,2J+l對于接箍，位移解記為2、分析接箍的反射和透射效應(yīng)根據(jù)聲波導(dǎo)管理論聲波在波導(dǎo)管中傳播時(shí)，如果遇到突變截面結(jié)構(gòu)，在接觸面上將會發(fā)生反射和透射現(xiàn)象，使得一部分聲波反射回去，另一部分聲波發(fā)生透射。下面對接箍的反射和透射作用進(jìn)行計(jì)算-取如圖2所示的鉆桿和接箍組成對稱結(jié)構(gòu)，設(shè)鉆桿和接箍的材料相同，都為均勻介質(zhì)。鉆桿中的聲波傳輸，當(dāng)遇到接箍時(shí)發(fā)生反射和透射現(xiàn)象。設(shè)接箍的長度為/，在鉆桿和接箍的連接處滿足位移和應(yīng)力連續(xù)的邊界條件，取接箍中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖3所示。根據(jù)彈性理論中的胡可定律，截面上的應(yīng)力等于楊氏彈性模量乘以應(yīng)變，(7)其中A為鉆桿截面面積，E為楊氏彈性模量，手表示應(yīng)變。在鉆桿和接箍的交界面上滿足位移和應(yīng)力連續(xù)。在z--^處位移連續(xù)f/。-^應(yīng)力連續(xù)^，-4紅.2"yp&」&將振動位移(5)(6)和截面應(yīng)力(7)代入以上兩式."J"J1一7'*丄—#丄)fc丄在z-p處位移連續(xù)^=^7,應(yīng)力連續(xù)4^-^^L將振動位移表達(dá)式代入乂*;(8)(9)yA丄一yA丄>丄一乂A丄々'A(W,2一v,2)=4貞j^2一、e2)其中標(biāo)記4為接箍的橫截面積，^為鉆桿的橫截面積，從邊界條件中消去接箍中的位移w,，v,進(jìn)行化簡，可以得到接箍兩端鉆桿的振動位移關(guān)系-令〃=/1對(8)(9)進(jìn)行化簡得到8<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>"4f求解方程組(14)得到位移的反射系數(shù)和透射系數(shù):(14)1-#_'好》(15)(16)由于所有鉆桿和接箍的截面積相同，所以=-，同時(shí)記~=1_，~=卜，所以i一《-v^其中^=/"注意1接箍兩側(cè)是對稱結(jié)構(gòu)，因此不管聲波由哪側(cè)入射，其反射系數(shù)和透射系數(shù)都是一樣的。2接箍是有一定長度的管道結(jié)構(gòu)，只考慮接箍的反射和透射作用，忽略了長度的影響，在聲波傳輸過程中顯得不妥。接箍的反射和透射作用，用假想的透聲薄膜來表征，而對長度上的聲波傳輸則等效為長度/，截面積和鉆桿相同的鉆桿。如圖4所示，接箍在聲波傳輸過程中，有兩種作用1聲波導(dǎo)管作用，2由于截面變化，引起的反射透射作用。對聲波的反射和透射作用，可以用等效透聲薄膜來表示；同時(shí)接箍具有一定的長度，在聲波傳輸過程中不考慮聲波的反射和透射效應(yīng)時(shí)，可以將接箍等效為截面大小和鉆桿相等，長度為接箍長度的鉆桿。3整個(gè)鉆桿中聲波的傳輸。整個(gè)鉆桿是由鉆桿和接箍組成的周期性結(jié)構(gòu)組成，如果將每根鉆桿從中間等分為兩節(jié)，每段長度均為丄/2，整個(gè)鉆桿可以表示成如圖5所示的結(jié)構(gòu)周期性連接組成參見圖5，該結(jié)構(gòu)主要以接箍為核心，接箍對聲波傳輸?shù)挠绊懹梅瓷浜屯干湎禂?shù)來表征，將接箍等效為透聲薄膜和等效鉆桿，考慮接箍的長度對聲波傳輸10的影響，即兩側(cè)鉆桿分別增加//2，因此接箍兩側(cè)每段鉆桿的等效長度為"+/)/2。如圖5所示，接箍兩側(cè)鉆桿的材料、截面大小都相同，因此不管聲波從哪側(cè)入射，其反射和透射系數(shù)都相同。假設(shè)在透聲膜兩側(cè)附近很小的距離內(nèi)，有兩列不同的聲波入射，因?yàn)榫嚯x很小，可以不考慮相位變化。如圖6所示，設(shè)左側(cè)聲波振動位移為"。，v。，右側(cè)聲波振動位移為"。Vl，"。，v。，",，v"分別是振動引起的質(zhì)點(diǎn)位移分量，在分界面處介質(zhì)不會因?yàn)檎駝佣焕_，因此在膜上的質(zhì)點(diǎn)振動位移都是相等的。規(guī)定向右為正方向。在z-o右側(cè)，應(yīng)該滿足振動位移相等的邊界條件，有^-v^-"。:r，分別表示右側(cè)聲波引起的振動位移等與左側(cè)聲波引起的振動位移。在z-O左側(cè)，應(yīng)該滿足振動位移相等的邊界條件，有-+"。及=-1^,同理表示左側(cè)聲波引起的振動位移等與右側(cè)聲波引起的振動位移。兩個(gè)式子可以化簡為<["1=，°+fVl(17)如果"。，v。，分別表示離膜左側(cè)(工+/)/2遠(yuǎn)處聲波的振動位移，",，v,分別表示右側(cè)"+/)/2遠(yuǎn)處聲波的振動位移時(shí)，計(jì)算中需要計(jì)入聲波相位變化，聲波由左側(cè)^/2遠(yuǎn)處傳播到膜上，振動位移相位變化-。，由右側(cè)4/2遠(yuǎn)處傳播到膜上，振動位移相位變化^，4為鉆桿的長度，/為接箍的長度。有、(18)(19)考慮到接箍長度對相位的影響，所以鉆桿的等效長度為丄+/，振動位移位置Y，其中a，^分別表示聲波震動在左側(cè)和右側(cè)傳播時(shí)，振動相位的變化，ii其中-"-e刺W2。(19)式在計(jì)算中具有很好的遞推特性，因此有:[w=0，l".JV_l(20)第一式取『1，第二式取n-0，就得到了(17)式，通過化簡得到",，v,關(guān)于"。，v。的表達(dá)式，也就可以說明聲波由鉆桿左側(cè)，經(jīng)過透聲膜，傳播到鉆桿右側(cè)時(shí)的位移傳遞關(guān)系石一及i"及iA"=tM"oOVi=《、,iv。(21)將其表示成矩陣形式:A0.0丄■<v—aAoi0"0vo(22)同理如果第一式取n=2，第二式取n=l有:"2V2.Ao10~冗病o0丄Lvi」(23)(20)式表示聲波在鉆桿傳播的一種傳遞關(guān)系，由于鉆桿結(jié)構(gòu)具有周期性，矩陣關(guān)系也可以具有周期性，可以進(jìn)行傳遞計(jì)算nAo0丄r2-i2r一i丄、、o01"0vo(24)乂乂4聲波在鉆桿中傳播性能令聲波在鉆桿中傳播的透射系數(shù)/w=^，反射系數(shù)r。=&，第一段鉆桿w0w012長度l/2處為坐標(biāo)原點(diǎn)，其位移振幅為C/。="。+v。，分析N節(jié)周期性結(jié)構(gòu)聲波傳播位移的關(guān)系。邊界條件最后一段鉆桿看作是無窮遠(yuǎn)，沒有反射回波vv-0，^表示最后一段鉆桿的振動位移1、研究聲波振動在鉆桿中的傳播規(guī)律，是在選定觀察點(diǎn)上，研究聲波通過觀察點(diǎn)前段鉆桿的傳遞規(guī)律，所以通?？梢圆豢紤]觀察點(diǎn)以后的情況，參照文獻(xiàn)一般都將觀察點(diǎn)以后的介質(zhì)看作是半無限長。2、參照文中參數(shù)，觀察點(diǎn)距離最后一段接箍4.572m，聲波傳播需要0.00089s，如果聲波脈沖的時(shí)間寬度小于0.00089s，則在示波器上可以將最后一段鉆桿的透射聲波和反射聲波準(zhǔn)確分開，因此可以將最后一段鉆桿看作為無限長。3、如果將最后一段鉆桿看作是有限長，其邊界反射系數(shù)不同于前面的接箍結(jié)構(gòu)，聲波在邊界上將會被100%反射，形成很強(qiáng)的反射回波，這時(shí)觀察點(diǎn)獲得觀測數(shù)據(jù)顯然不能表示聲波在前段鉆桿中的傳播規(guī)律，它反映的是聲波在末端的反射，這會影響到對前段鉆桿聲波傳輸?shù)脑u價(jià)。由(24)式得到<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(25)給等式兩端同時(shí)除以入射聲波位移幅值"。:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>透射系數(shù)可表示為:(27)22二、實(shí)施例l:鉆桿對于多根均勻油管的^^舉^^數(shù)，目前已經(jīng)是公知的。例如五根均勻油管的參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>DouglasS.Drumheller和ThomasG.Barnes分別用有限差分和特征方程給出了聲波在油管中傳播的頻率響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)聲波在周期性油管中傳播時(shí)，有頻率通帶和禁帶特性，其頻率響應(yīng)曲線類似于梳妝濾波器，見圖7右圖。圖7左圖所示是用本發(fā)明提出的無縫聲波模型計(jì)算的傳輸特性。可以看出在相同條件下，兩種模型得到了同樣的結(jié)果，但本發(fā)明比其更具有優(yōu)勢，本發(fā)明可以對井場的井下鉆具組合進(jìn)行靈活組裝串接，針對特定的鉆具組合靈活計(jì)算聲波通道的特性，進(jìn)而一方面可以對井下鉆具組合進(jìn)行一定的規(guī)范，另一方面可以根據(jù)特定的鉆具組合指定特定的深聲波傳輸系統(tǒng)。當(dāng)采用下表的鉆桿幾何參數(shù)時(shí)，用無縫模型可以計(jì)算出五根均勻鉆桿的聲波傳輸特性如圖8所示，可見與油管大不相同。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>三、實(shí)施例2:油管下面將通過不同鉆具組合下鉆桿聲道特性的計(jì)算來進(jìn)一步地說明本發(fā)明的建模方法。油管有兩種結(jié)構(gòu)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>m2大油管151.521780.02749小油管151.521780.02741.55接箍類型也有兩種，其中一個(gè)是小油管中間存在的接頭接箍類型內(nèi)徑mm夕卜徑mm橫截面積m2長度m接箍151.522030.05730.13小油管中間接頭151.52215.918578.20.5接箍的類型都是中空的實(shí)圓柱體，內(nèi)徑和油管內(nèi)徑相等。小油管在中間部位有一個(gè)凸起的類似于接頭結(jié)構(gòu)的截面變化管，也是中空的實(shí)圓柱體，內(nèi)徑和油管內(nèi)徑相等。計(jì)算中將這種接箍和接頭都看作是一種變截面管，根據(jù)聲透射膜等效法，計(jì)算下面三種結(jié)構(gòu)的振動傳播頻率響應(yīng)，油管數(shù)A^9，接箍數(shù)也是9。如圖9,聲波由左側(cè)入射，小油管只有一個(gè)在聲波入射的開始段，其余都是大油管和接箍相連的周期性結(jié)構(gòu)。整體考慮聲波在油管結(jié)構(gòu)中的傳播特性，將小油管也計(jì)入油管周期序列內(nèi)。坐標(biāo)原點(diǎn)取在油管串的起始位置，標(biāo)記/為接箍或者接頭的長度，為表示它的聲學(xué)效應(yīng)，記-=/^為相位變化因子，=^^聲波反射因子，其中4為接箍或接頭的橫截面積，^為油管的橫截面積，由于所有油管和接箍的截面積相同，所以=-，~=1-，~=1-^。接箍和接頭的聲學(xué)效應(yīng)等效為一透聲膜，它對聲波的反射和透射系數(shù)為聲波在油管中傳播具有以下傳遞計(jì)算關(guān)系:In0丄及"_i0—f\、014為第n段油管的長度，/為接箍的長度，A-,"+2油管的聲學(xué)特性，不考慮最末端的反射作用，Vw=0。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>計(jì)算聲波單次穿過記聲波的透射系數(shù)~-^，反射系數(shù)r。=Aw0k0由(2)式得至廿<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>聲波在油管中傳播特性可以用下式來表征:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>計(jì)算得到的第一種結(jié)構(gòu)聲透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線參見圖10:第二種結(jié)構(gòu)，參見圖ll,計(jì)算方法同上，得到透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線見圖12。第三種結(jié)構(gòu)，參見圖13，計(jì)算方法同上，得到透射系數(shù)的頻率響應(yīng)曲線見圖14。比較以上三種結(jié)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果，可以看到1、聲波在油管中的透射系數(shù)和油管的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，油管組合的結(jié)構(gòu)不同，其頻率響應(yīng)曲線也就不同。2、聲波在油管中進(jìn)行傳播，由于受到接箍和接頭的作用，其頻率響應(yīng)曲線呈現(xiàn)高度起伏變化，有的頻率聲波可以很好的透射，而有的頻率聲波不能很好透射。透射系數(shù)可以很好地表示聲波穿透油管串的頻率特性。3、由于小油管和接頭的影響，計(jì)算得到的頻率響應(yīng)曲線沒有單是油管和接箍時(shí)完美，但是也能很好表示聲波在頻率域上的傳播特性，類似于梳妝濾波器。權(quán)利要求1、一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法，<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mfencedopen=''close=''><mtable><mtr><mtd><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>t</mi><mi>N</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>0</mn></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><munderover><mi>&Pi;</mi><mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>N</mi></munderover><mo>(</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mfrac><mrow><msubsup><mi>T</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><msubsup><mi>R</mi><mi>n</mi><mn>2</mn></msubsup></mrow><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub></mfrac><msub><mi>&phi;</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mtd><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mi>n</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>R</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mi>n</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>&phi;</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub><msub><mi>&phi;</mi><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub></mrow></mfrac></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>)</mo><mo>)</mo></mrow><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>r</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>M</mi><mn>11</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>M</mi><mn>12</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>M</mi><mn>21</mn></msub></mtd><mtd><msub><mi>M</mi><mn>22</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='['close=']'><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>r</mi><mn>0</mn></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced></mtd></mtr></mtable></mfenced>]]></math></maths>透射系數(shù)可表示為<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>t</mi><mi>N</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>M</mi><mn>11</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>M</mi><mn>12</mn></msub><msub><mi>M</mi><mn>21</mn></msub></mrow><msub><mi>M</mi><mn>22</mn></msub></mfrac><mo>.</mo></mrow>]]></math></maths>全文摘要本發(fā)明涉及鉆探中井底與地面之間雙向數(shù)據(jù)的聲波遙傳
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法。本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的因聲波傳輸通道性質(zhì)的通用性差而引起的傳輸效果不理想問題。為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種周期性鉆桿的無縫聲波傳輸通道的建模方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是研究出無縫的、可以任意組合的鉆柱串聲波通道傳播模型，與實(shí)際現(xiàn)場使用情況結(jié)合緊密，適用性強(qiáng)，傳輸結(jié)果可靠；利用本發(fā)明的模型可以對任意鉆具組合鉆柱串的聲波傳播特性進(jìn)行研究分析；本發(fā)明對不同鉆具組合的鉆柱建立聲波傳輸理論，為今后開發(fā)相關(guān)的儀器打好基礎(chǔ)。文檔編號H04B11/00GK101582724SQ20091002264公開日2009年11月18日申請日期2009年5月22日優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日發(fā)明者杰傅,傅鑫生,劉惠恩,靜周,峰張,誠雷申請人:西安石油大學(xué)