20世纪90年代以来,井下测量技术成为钻井领域的一项重大技术进步。虽然测量中井下信号的实时采集和地面信号处理不再是难题,但如何实现井下信号长距离、双向、快速传输仍然是制约井下测控技术发展的关键。文章通过探讨和比较四种信号传输方式——泥浆压力脉冲、电磁波传输、有线钻杆传输和声波传输知道,传输方式和信号传输通道选择是解决井下信号高速传输的关键,同时指出具有方向性强、集束性好和能量高等特性的超声波能在泥浆通道中实现信号短传。在超声波理论基础上解析了超声波信号在流体中传输规律、动态传输特性和影响信号衰减的主要因素。理论分析知道,超声波信号在泥浆中传输衰减与传输距离、泥浆粘度、泥浆密度、泥浆中固相含量(颗粒大小)和超声波本身频率等因素有关,但导致超声波信号衰减最大的还是泥浆的粘滞作用,它占总衰减量的80%以上。为进一步了解和认识上述衰减因素的影响程度和衰减机理,设计了一套地面模拟实验用以测试超声波信号在不同泥浆中传输特性。实验结果与理论分析一致表明利用超声波作为信号载体,并借助泥浆介质在井下实现短距离传输是完全可能的。文章最后指出,由于超声波本身的特性,在流体中,特别是在泥浆中实现长距离、多信号的传输是不现实的,因为复杂的井下环境使信号严重衰减,致使地面接收信号困难,除非在钻柱中每隔一定距离安装声波中继器,但这样会增加成本和系统的不稳定性。