电磁波随钻传输技术,即EM-MWD技术,由井下钻具底部的随钻仪器获取的数据,经过通信调制,然后用以电磁波的形式通过发射机发射向地面,由于是准TEM波模的激励,电磁波会沿着钻杆路径到达地面,地面接收系统接收该电磁信号,并解码还原井下的传感器所测量数据。这种电磁波随钻传输的方式具有相比成熟的泥浆脉冲技术更快的传输速度、更低的成本、无需钻井液等优点,该种传输方式的潜力巨大,成熟商用后,可以作为很好的代替方案,代替钻井泥浆脉冲,尤其是在天然气钻井和欠平衡钻井这类泥浆脉冲难以应用的场景有巨大的优势。随着电磁波随钻传输技术的研究不断深入,电磁波随钻传输技术也开始从简单的功能实验阶段转变到实际应用在石油和天然气的勘探阶段。本课题基于随钻电磁波传输技术的国内外成果,指出了该课题的难点,其一是随钻传输信号衰减大、信号摆幅随地层电阻率变化大、信噪比低;其二是随钻传输要求在频谱资源极其有限的限制下,实现高速率传输。针对衰减大、信号摆幅随地层电阻率变化大、信噪比低的难点,同时井下电池供电的限制下,在发射系统中选择高效率、较大发射功率的D类功放,调制方式采用抗噪性能好的FSK调制方式。同时采用中继传输的方式,延长了传输距离。在接收系统中减小电路固有噪声,通过理论以及仿真工具Pspice对电路噪声进行分析,并且实测验证噪声在10uV的量级,针对极低频的工频干扰,采用工频陷波器滤除,实测最大陷波深度达-40dB,针对低信噪比的微弱信号采用两级的放大滤波方案,最大放大倍数超过120dB,平均带外抑制在-45dB@1kHz。针对信号摆幅随地层电阻率变化大,设计了动态范围60dB的自动增益控制电路控制次级放大电路增益。针对频谱资源有限的条件下高速传输的难点,提出了基于OFDM的随钻传输方案,将OFDM调制作为备用优化的调制方案,在以后更进一步的测试中有望突破100bit/s。同时由于项目实际需求设计实现了双向传输的功能。最后,基于实验测试和户外测试,验证该系统的性能指标。在燕郊系统测试中验证了发射-中继-接收的上传方案,在燕郊刻度井实现了井下的双向传输,在新疆实验井实现了井下单节900米、10bit/s的长距离传输。