随钻通讯系统是在钻井过程中进行信息传输的系统。通过随钻通讯系统将钻井传感网络获取的井下信息,以及依靠的控制指令,形成随钻传感监控系统。常见的随钻通讯方式有泥浆脉冲传输法、长波电磁波传输法和声波传输法。随钻通讯的难点问题第一个是高频电磁波传输通讯时受到以下限制:钻杆内泥浆电解质成分造成电磁波衰减,还有管道半径也限制了远距离可用的电磁波频段范围;第二个难点问题是:钻井过程中电磁波中继的电池成本原因不能大量部署,泥浆发电机作为井下电源存在体积大、结构复杂,只能安装在钻杆中某一位置,无法分布式供能的限制。由于上述矛盾,长期以来实际应用中随钻通讯采用泥浆脉冲传输法,虽然可以长距离通讯,但其传输速率过低,严重制约了钻井的智能化与自动化,限制了钻井作业成本不能大幅降低。本文针对随钻通讯系统中高频电磁波远距离传输受限及泥浆发电机无法分布式供能问题,利用自供能技术及电磁波短传技术,设计了随钻通讯自供能无线系统原型,包括该系统的硬件电路和软件设计。同时结合电磁波在圆形波导中的传输理论,利用CST软件对常用的电磁波频段进行仿真,确定随钻通讯自供能无线系统采用的无线传输频率。并实验测试随钻通讯自供能系统在盐水中的通信距离,该系统无需电池以自供能分布式供能实现随钻高速无线短传通讯。从理论、和实验方面验证随钻通讯无线系统原型。本篇文章的主要研究内容如下:(1)第一章主要是调研随钻通讯技术与自供能技术在随钻通讯无线系统的应用和研究现状。介绍了随钻通讯系统的各种传输方式,常见的自供能技术以及现有的自供能技术在随钻通讯中的应用,为本文的随钻通讯自供能无线系统提供理论知识。(2)第二章基于电磁波在圆形波导中的传输理论,利用CST软件进行电磁波的通信仿真。从软件仿真方面探讨电磁波在海水中的传输距离,并确定本套系统所采用的电磁波频率。(3)第三章探讨随钻通讯自供能无线系统的能耗特点,并对比和测试主流低功耗器件的功耗,最后确定本套随钻通讯自供能系统器件型号。(4)第四章主要是随钻通讯自供能系统设计和实验验证,设计随钻通信自供能电路和软硬件系统,进行盐水通信距离测试。完成随钻通讯自供能无线系统的原型验证。