泥浆脉冲器

在泥浆脉冲传输系统（MPT）中，通过流动的钻井泥浆柱将井下工具的信息传输到地面是一种常用的方法。泥浆脉冲器是用来生成压力脉冲的工具。位于井下的泥浆脉冲器是泥浆脉冲传输系统的多个组成部分之一。泥浆脉冲器和脉冲传输系统对于石油和天然气行业中使用的随钻测量（MWD）和随钻测井（LWD）系统至关重要。它通过在钻井泥浆中编码信息生成压力脉冲，将井下钻井工具的实时数据传输到地面。这些脉冲通过在井内循环的钻井液柱传播到地面。

泥浆脉冲器工作原理：

泥浆脉冲信号的生成方式包括通过将部分流量排放到环空或者限制钻柱中钻井泥浆的流动。这种方式通常用于下行通信。而在上行通信中，泥浆脉冲信号是由泥浆脉冲器生成的。泥浆脉冲器通过以受控的方式限制或释放泥浆流动，产生钻井液中的压力变化（脉冲）。根据所使用的泥浆脉冲器的类型，生成的泥浆脉冲可能不同。泥浆脉冲器可以根据生成的泥浆脉冲类型分为以下几种：

负脉冲器：

负脉冲通过瞬间降低钻柱内的压力生成。这是通过一个排放阀实现的，排放阀会将钻柱内的泥浆引导到环空，从而减少钻柱内的压力。当排放阀关闭时，压力恢复到原始值。工具下方的压力降决定了脉冲的幅度。

负脉冲器并不直接与泥浆流动方向相对，因此无需通过液压辅助脉冲器。此外，负脉冲器的功耗低于完全封闭的正脉冲器，这使其更节能并具备更高的数据传输速率。这种脉冲器由于阀门的剪切作用，不易被漏失循环材料堵塞。

正脉冲器：

正脉冲是通过瞬间部分阻塞钻柱内的泥浆流动生成的。由于钻柱内泥浆流动受限，钻柱内的液压压力增加，当流动的阻碍被移除后，压力会恢复到原始状态。

正泥浆脉冲器可以根据打开阀门的方法进行分类。一种方法使用泥浆压力打开阀门，即“液压辅助”阀；另一种方法需要动力机制打开阀门，并完全与钻井液隔离。液压辅助脉冲器成本非常低，可以实现高达12比特/秒的数据传输速率。然而，液压辅助脉冲器容易被漏失循环材料（LCMs）堵塞，而第二种方法不受LCMs的影响，但其数据传输速率低于液压辅助方法。

连续波脉冲器：

连续波信号可以通过旋转和剪切阀设计的脉冲器在特定频率下生成。这种类型的脉冲器中有两个槽盘，它们垂直于泥浆流动并相互叠放。一个盘片安装方式使其可以自由旋转，另一个盘片则限制其旋转。产生的连续波的频率取决于转子旋转的速度。剪切阀是一种通过振荡转子来控制两个盘片开口的阀门类型。一般而言，剪切阀既可以生成离散信号，也可以生成连续波信号，而旋转阀只能生成连续波信号。

连续波可以使用相干信号检测技术，因为数据调制到载波上。与使用负脉冲或正脉冲的离散脉冲数据传输解调相比，连续波信号的信噪比较低。相干检测在相同的信噪比下比脉冲型调制具有更低的比特错误率。