周期性管柱信道的聲波通信技術(shù)研究綜述?

趙傲聳 陳 浩 張 波 張晉言 何 曉

(1 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所 聲場(chǎng)聲信息國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100190)

(2 北京市海洋深部鉆探測(cè)量工程技術(shù)研究中心 北京 100190)

(3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)

(4 中石化勝利石油工程有限公司測(cè)井公司 東營(yíng) 257096)

0 引言

智能油田是21世紀(jì)的發(fā)展方向之一，其本質(zhì)是一套閉環(huán)信息采集、傳輸和處理系統(tǒng)，不僅能連接作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與油田基地，更重要的是實(shí)時(shí)連接地面與井下以實(shí)現(xiàn)永久監(jiān)測(cè)[1]。在智能導(dǎo)鉆中，實(shí)時(shí)有效地將隨鉆測(cè)量的信息傳遞到地面供工程師進(jìn)行決策是該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一[2]?？傊?，無(wú)論是在油田的后期智能開(kāi)發(fā)還是前期的智能導(dǎo)鉆中，在井下獲取的數(shù)據(jù)都必須通過(guò)一定的方式傳遞到地面，即布設(shè)這些系統(tǒng)時(shí)，有效的井中和地面通信方式是其中的一個(gè)重要因素。

現(xiàn)有的井下通信方法可籠統(tǒng)的分為有線和無(wú)線兩大類。有線通信包括電纜、智能鉆桿等，傳輸速度快，但往往設(shè)備昂貴、部署難度大；無(wú)線通信包括泥漿脈沖、電磁輻射、聲波傳輸，該類方法通常不干擾鉆進(jìn)過(guò)程，都可以在隨鉆測(cè)井中使用[3]，除泥漿脈沖外，基于電磁和聲波的井下通信方式也有應(yīng)用于智能油田開(kāi)發(fā)的實(shí)例。

從表1 可以看出，聲波傳輸以井下固有的金屬鉆桿或油管(下文統(tǒng)稱“管柱”)作為通信信道，以低頻彈性波為載波，不依賴于鉆井液和地層，系統(tǒng)復(fù)雜度低，便于井場(chǎng)部署和改裝；相比于其他通信方式，其數(shù)據(jù)傳輸速率較高，能夠滿足地面監(jiān)測(cè)與決策的需求，有望對(duì)發(fā)展智能油田起到關(guān)鍵推動(dòng)作用。20世紀(jì)90年代以來(lái)，哈里伯頓等油服公司率先開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，目前已推出商用的隨鉆產(chǎn)品[4]，性能遠(yuǎn)超泥漿脈沖傳輸。國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)滯后，隨鉆聲通信產(chǎn)品尚未推出，但有油水井智能檢測(cè)的管柱通信報(bào)道[5]。

表1 各種井下通信方式的對(duì)比Table 1 Comparison of various downhole communication methods

考慮到聲波在管柱中遠(yuǎn)距離傳輸?shù)亩鄰剿ヂ浜头瞧椒€(wěn)噪聲干擾等問(wèn)題，研究的重點(diǎn)在于兩方面：一是要搞清楚管柱信道的特性，建立物理模型，從而優(yōu)化聲通信信道的參數(shù)；二是要研究適合該信道的數(shù)據(jù)傳輸方案，提高通信的可靠性。通過(guò)以上研究，最終實(shí)現(xiàn)高速高可靠性的周期性管柱聲通信。為了更好地推動(dòng)本項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，本文對(duì)井下聲波通信的關(guān)鍵問(wèn)題和研究歷程進(jìn)行梳理和回顧。

1 信道物理模型的研究

低頻范圍內(nèi)空心圓管中軸向傳播的聲波有3種模式：縱波、扭轉(zhuǎn)波和彎曲波；縱波的傳播波速快、耗散少，且接收簡(jiǎn)單，因此一般使用縱波作為通信載波[6]。關(guān)于波在周期結(jié)構(gòu)中傳播的問(wèn)題，Brillouin[7]于20 世紀(jì)三四十年代做了大量的理論研究。文獻(xiàn)[6,8–14]在Brillouin的基礎(chǔ)上對(duì)管柱信道的聲傳輸特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，包含對(duì)頻散、阻抗、衰減等物理特性的解釋。

1.1 管柱信道的物理特性

首先對(duì)管柱模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化：假設(shè)聲波呈軸對(duì)稱分布，考慮到聲傳輸?shù)妮d波頻率一般低于2 kHz，基本符合低頻假設(shè)，因此可以將管柱看作周期級(jí)聯(lián)的均勻彈性棒。圖1 展示了簡(jiǎn)化的管柱模型中聲波多路徑傳播的情況。

圖1 簡(jiǎn)化的管柱模型與聲波多徑傳播Fig.1 Simplified drill string model with acoustic multipath propagation

周期結(jié)構(gòu)中的波傳播一般會(huì)被歸結(jié)為特征值問(wèn)題：將一維波動(dòng)方程寫成Hill 方程形式，代入Floquet定理和聲學(xué)邊界條件即可得到特征方程，進(jìn)而得出頻散方程[8]：

其中，k為復(fù)波數(shù)，ω為角頻率，d1,2、c1,2、z1,2分別為管段和接箍的長(zhǎng)度、聲速和特性阻抗，公式(1)揭示了管柱信道的頻散特性。如圖2 所示，群速度在頻域上呈帶隙結(jié)構(gòu)，通阻帶的位置與周期單元的材料、尺寸有關(guān)，其物理機(jī)理類似于聲子晶體中的布拉格散射；通頻帶內(nèi)存在頻散現(xiàn)象，且隨著頻率增大而愈發(fā)顯著，這將使脈沖波傳播的時(shí)域波形產(chǎn)生畸變。

圖2 周期管柱結(jié)構(gòu)的聲波頻散曲線Fig.2 The dispersion curve of periodic string structure

進(jìn)一步研究阻抗特性，將特征向量的系數(shù)代入公式z(x,ω)=Fs/vs，顯然波阻抗是個(gè)復(fù)數(shù)，且在空間上呈周期對(duì)稱分布；通過(guò)對(duì)相位的分析發(fā)現(xiàn)每根管段上的兩個(gè)物理位置的阻抗總為實(shí)數(shù)，上述結(jié)論可以指導(dǎo)管柱與通信設(shè)備(中繼器、接收機(jī)等)的阻抗匹配，減少注入損失[9]。

聲信號(hào)在傳播時(shí)的衰減主要包括擴(kuò)散損耗、吸收損耗和邊界損耗，它們都與傳播距離和信號(hào)的頻率有關(guān)。多位研究者對(duì)管柱信道的衰減機(jī)制進(jìn)行了探討[6,10?14]。Drumheller[6,10]提出管柱聲傳輸?shù)膬煞N主要衰減機(jī)制：第一種是基于經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的Maxwell 阻尼模型，本質(zhì)是模擬縱波與彎曲波的耦合作用導(dǎo)致的徑向耗散；第二種是管段尺寸的隨機(jī)分布改變了散射模式，間接導(dǎo)致了縱波的衰減。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)不同長(zhǎng)度管段進(jìn)行重新排列是降低衰減最直接的手段[12]?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果與上述理論符合良好，主要通頻帶的聲波衰減水平大致為13～30 dB/km(即每千英尺衰減4～9 dB，本文均換算為公制單位)[6]。Lee[13]和Rama[14]討論了井孔中多種阻尼機(jī)制對(duì)管中聲波的影響，并通過(guò)試驗(yàn)將聲波衰減范圍縮小為13～23 dB/km。之后的研究者在計(jì)算信道容量時(shí)，多使用23 dB/km的典型值。

1.2 信道模型的仿真方法

基于彈性波動(dòng)理論，管柱信道的仿真方法主要分為數(shù)值法和解析法，前者包括時(shí)域有限差分、有限元等方法，后者主要利用傳遞矩陣進(jìn)行求解。

1989年，Drumheller[8]首先給出了一維周期波導(dǎo)的時(shí)域有限差分公式：

1990年，Clayer 等[15]研究了地面與井下邊界對(duì)管柱信道的影響。1993年，Drumheller[6]將Clayer等的研究成果引入公式(2)的運(yùn)算，并對(duì)聲傳輸?shù)淖枘崴p機(jī)制進(jìn)行了完善，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了井下2000 m 管柱的傳輸特性。2000年，Carcione 等[11]提出了另一種高階時(shí)域算法，能夠計(jì)算一維波導(dǎo)的多種傳播損耗，還能模擬非均勻截面引起的脈沖畸變和延遲。圖3[16]展示了信道的頻帶特性，描述如下：

(1) 類似梳狀濾波器，即由于聲波的多徑效應(yīng)導(dǎo)致的頻率選擇性衰落；

(2) 頻帶資源有限，通頻帶內(nèi)并不平坦，且隨著傳輸距離(圖中距離單位為英尺)增加，衰減也隨之增加；

(3)通帶內(nèi)的“尖峰”是由聲波干涉形成的駐波所引起的，數(shù)量與管段周期數(shù)成正比。

圖3 管柱信道傳遞函數(shù)的幅頻響應(yīng)Fig.3 The magnitude of the channel transfer function over the acoustic frequency band

為了保證計(jì)算速度，時(shí)域的數(shù)值方法通常是對(duì)低階的單模式波進(jìn)行仿真，為了進(jìn)一步模擬非周期結(jié)構(gòu)中多種模式波“耦合”振動(dòng)的聲傳輸行為，一些研究者提出用傳遞矩陣的方法[17?21]。文獻(xiàn)[17–20]將單個(gè)管段用2×2傳遞矩陣進(jìn)行描述，與有限差分方法的仿真結(jié)果大致相同。Han 等[21]在3 種模式波的非耦合傳遞矩陣基礎(chǔ)上，利用厚圓柱殼模型建立了考慮耦合效應(yīng)的振動(dòng)傳遞矩陣，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合良好，和ANSYS 仿真相比能較大程度簡(jiǎn)化振動(dòng)分析和建模過(guò)程，計(jì)算效率更高。

更合理的設(shè)置阻尼機(jī)制和邊界條件能得到更準(zhǔn)確的信道傳遞函數(shù)H(f)。在波動(dòng)方程中加入阻尼項(xiàng)，目前多依賴于經(jīng)驗(yàn)的參數(shù)模型，需要與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配；李成等[22?23]的研究表明，地面、井底、地層等邊界對(duì)信道的傳輸性能也有較大影響。

2 聲波數(shù)據(jù)傳輸方案

井下管柱信道具有慢時(shí)變、多徑衰落等特性，用于隨鉆數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，還會(huì)受到鉆頭和地面設(shè)備的強(qiáng)噪聲干擾。對(duì)信道通信能力的研究包括信道容量、噪聲模型等，目的是提出合適的信號(hào)傳輸和接收方法以最大限度地利用頻帶資源、提高接收信噪比(Signal-to-noise ratio,SNR)和對(duì)抗碼間干擾(Inter symbol Interference,ISI)。

2.1 信道容量與噪聲模型

Gao等[24]系統(tǒng)研究了隨鉆工況下的信道容量。已知信道傳遞函數(shù)H(f)，根據(jù)香農(nóng)定理得到信道的上行容量計(jì)算公式：

其中，PS(f)為聲信號(hào)的功率譜密度，噪聲源被確定為兩部分，井下鉆頭噪聲PNd(f)和地面設(shè)備噪聲PNs(f)。進(jìn)一步分析噪聲的總功率譜密度，PN(f)=PNd(f)+|H(f)|?2PNs(f)≈|H(f)|?2PNs(f)，因此在數(shù)據(jù)上行傳輸時(shí)，地面噪聲是影響傳輸速率的主要因素；同樣地，數(shù)據(jù)下行傳輸時(shí)應(yīng)著重抑制井下鉆頭噪聲。

使用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的噪聲數(shù)據(jù)(考慮到井場(chǎng)的大多數(shù)噪聲數(shù)據(jù)服從高斯分布，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，假設(shè)噪聲為高斯分布)，設(shè)置信道衰減水平為23 dB/km，用注水法(Water-filling method)計(jì)算公式(3)，得到可用頻帶范圍400～1800 Hz。圖4[24]展示了信道容量與發(fā)射功率的關(guān)系，當(dāng)傳輸距離為1828 m (約6000英尺)時(shí)，信道仍有每秒數(shù)百比特的傳輸潛力。

圖4 不同傳輸距離時(shí)信道容量與發(fā)射機(jī)功率的關(guān)系Fig.4 The relationship between channel capacity and transmitter output amplitude at different transmission distances

然而對(duì)于管柱信道來(lái)說(shuō)，連續(xù)的反射會(huì)導(dǎo)致其脈沖響應(yīng)持續(xù)上百毫秒(圖5)，從數(shù)字通信的角度來(lái)看，這意味著接收信號(hào)可能存在顯著的ISI，是限制信道容量的又一主要因素。

圖5 五十節(jié)管柱信道的沖激響應(yīng)Fig.5 Impulse response of 50-section channels

2.2 聲信號(hào)調(diào)制技術(shù)

為了充分利用管柱信道有限的帶寬資源，對(duì)抗ISI 和頻率選擇性衰落，在常規(guī)調(diào)制方法(二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、正交振幅調(diào)制(QAM)等)的基礎(chǔ)上引入多子帶并行傳輸?shù)耐ㄐ挪呗?。Gao 等[24]首先提出將離散多音頻(Discrete multi-tone,DMT)技術(shù)用于鉆桿通信，并從理論上計(jì)算了BER=10?3時(shí)的傳輸速率，證明聲波具有遠(yuǎn)超泥漿脈沖的傳輸潛力。2007年，Memarzadeh[16]將正交頻分復(fù)用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)和聯(lián)合信源信道編碼(Joint sourcechannel coding,JSCC)應(yīng)用到井下通信系統(tǒng)，圖6[16]展示了OFDM 的發(fā)射/接收原理圖和測(cè)試信號(hào)傳輸頻譜。

圖6 聲波OFDM 工作原理示例Fig.6 Sample acoustic OFDM system

OFDM 是一種把信道頻譜劃分為多個(gè)正交子帶，再將數(shù)據(jù)分布到各個(gè)子帶上并行傳輸?shù)亩噍d波通信方案。子帶帶寬?f與符號(hào)周期T成反比(T=1/?f)，好的設(shè)計(jì)能保證符號(hào)周期T比信道脈沖響應(yīng)長(zhǎng)得多，配合循環(huán)前綴，使ISI的影響最小化；在頻域上允許各子帶的自適應(yīng)調(diào)制以靈活應(yīng)對(duì)各種不平坦與多變的信道條件；借助快速傅里葉變換(Fast Fourier transform,FFT)技術(shù)高效地完成龐雜的并行處理。不同于常見(jiàn)的移動(dòng)無(wú)線通信，管柱信道的時(shí)變非常緩慢，且增加管段也不會(huì)對(duì)通帶產(chǎn)生明顯的影響，初步試驗(yàn)甚至可以忽略其時(shí)變特性以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度(如減少均衡器的使用)。近幾年，多位研究者將改進(jìn)的OFDM技術(shù)應(yīng)用到井下通信系統(tǒng)，理論傳輸性能均有一定程度的提升[25?27]。

2.3 信號(hào)接收與噪聲抑制

假設(shè)地面和井下分別有|As(f)|2和|Ad(f)|2的噪聲衰減因子，代入公式(3)得到：

如前文所述，信道容量是SNR 的直接函數(shù)，在聲信號(hào)發(fā)射功率難以進(jìn)一步提高的情況下，通過(guò)直接或間接的方式抑制噪聲是提高接收SNR的唯一途徑。

2006年，Sinanovic[28]提出雙傳感器接收方案，其基本思想是通過(guò)陣列信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)定向?yàn)V波，從而抑制管段中與聲信號(hào)傳輸方向相反的地面噪聲；除此之外，還提出在接收機(jī)和地面設(shè)備(發(fā)射機(jī)和鉆頭)之間加裝物理結(jié)構(gòu)的聲衰減器，兩種方法均能為信道容量帶來(lái)數(shù)量級(jí)的提升。后續(xù)的研究多圍繞以上兩方面展開(kāi)，包括隔聲體(Acoustic isolator tool,AIT)設(shè)計(jì)、多陣列接收模型的訓(xùn)練、弱信號(hào)檢測(cè)與提取等[29?30]。

3 通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與商業(yè)化進(jìn)展

設(shè)計(jì)井下聲波通信系統(tǒng)應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn)：(1)井下高溫、高壓與強(qiáng)震環(huán)境對(duì)器件的影響；(2) 通信設(shè)備兼顧小型化與長(zhǎng)續(xù)航；(3) 在滿足傳輸需求的前提下，系統(tǒng)復(fù)雜度盡可能低；(4) 最大限度提高接收信噪比；(5) 高效可靠的調(diào)制和解調(diào)方案。

1996年，日本國(guó)家石油公司開(kāi)發(fā)了用于隨鉆數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C(jī)：采用磁致伸縮換能器發(fā)射聲波，載頻1 kHz以下，通頻帶內(nèi)傳輸，實(shí)現(xiàn)了最大傳輸距離1914 m (速率10 bit/s)；限制傳輸速率的主要原因是對(duì)噪聲抑制和信道衰減的機(jī)制認(rèn)識(shí)不足[31]。

2000年，哈里伯頓公司開(kāi)發(fā)出第一個(gè)商用的井下聲波通信系統(tǒng)，用戶能夠?qū)崟r(shí)獲取井下數(shù)據(jù)，配合地面直讀(Surface read out,SRO)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種試井環(huán)境的井下監(jiān)測(cè)，極大地節(jié)省試井作業(yè)時(shí)間和測(cè)試成本，方便專家決策[32]。初代系統(tǒng)的特點(diǎn)為：(1) 雙向聲波通信能力，發(fā)送數(shù)據(jù)集包括壓力、溫度、時(shí)間、決策指令等；(2) 發(fā)射機(jī)裝于測(cè)試閥上方，含3個(gè)石英傳感器，有發(fā)射與存儲(chǔ)兩種模式，必要時(shí)可電纜介入；(3) 發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間裝有中繼器，最大服務(wù)井深3657 m(約12000英尺)；(4) 可用于深海井和欠平衡井的監(jiān)測(cè)[33?34]。

2007年，加拿大XACT 公司聯(lián)合Extreme Engineering 公司和美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了隨鉆聲通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化服務(wù)[4]。初代系統(tǒng)利用單個(gè)通頻帶BPSK 調(diào)制進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)稱速率20 bit/s，尚未安裝中繼器，服務(wù)井深為垂直井2500 m，水平井800 m。至2011年，XACT 公司已在北美服務(wù)了400 余口井，新一代系統(tǒng)能夠?qū)θ魏喂苤Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模從而預(yù)先確定最佳通頻帶的位置；使用兩個(gè)中繼器實(shí)現(xiàn)最大服務(wù)井深4000 m，初步具備節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能，傳輸速率30 bit/s以上(最快達(dá)80 bit/s)[35]。2013年，該公司實(shí)現(xiàn)井下聲波遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)(Acoustic telemetry network) 的構(gòu)建，即在鉆井過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取信道的多節(jié)點(diǎn)環(huán)空壓力和溫度等數(shù)據(jù)信息[36]。系統(tǒng)的4 個(gè)主要組成部分如圖7[4]所示，其特點(diǎn)為：(1) 聲信號(hào)以40 Hz 寬的調(diào)制掃頻信號(hào)形式輸出，用以激發(fā)管內(nèi)縱波，提高傳輸可靠性；(2) AIT 裝在聲波發(fā)射器(Acoustic telemetry tool,ATT)與鉆具(Bottom hole assembly,BHA)之間，抑制鉆頭噪聲和反向傳播的聲信號(hào)；(3) 陣列接收器(Extreme acoustic receiver,EAR) 安裝在鉆機(jī)的頂部驅(qū)動(dòng)套筒或方鉆桿(Kelly)上，由兩個(gè)加速度計(jì)和信號(hào)處理模塊組成，同時(shí)負(fù)責(zé)與解碼與可視化設(shè)備(Decoding and display unit,DDU)的雙向無(wú)線通信；(4) ATT 可作為中繼器，用于轉(zhuǎn)接與放大信號(hào)，兼具節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)功能；(5) 聲波相位調(diào)諧器(Acoustic phase tuner,APT)可加裝在所有ATT 的頂部和底部進(jìn)行阻抗過(guò)渡。

圖7 聲波遙測(cè)系統(tǒng)Fig.7 Acoustic telemetry system

系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在許多難點(diǎn)，比如用于隨鉆通信的發(fā)射換能器要輸出1 kHz 以下的低頻聲波，尺寸不能太小，還要更高效率地激發(fā)管中縱波，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出挑戰(zhàn)；考慮到阻抗匹配，發(fā)射短節(jié)一般與鉆桿直徑相同，留給電源和信號(hào)處理模塊的空間極其有限；接收端的信號(hào)處理也至關(guān)重要，信道估計(jì)、均衡檢測(cè)等環(huán)節(jié)直接關(guān)系到數(shù)據(jù)恢復(fù)的準(zhǔn)確性；多個(gè)中繼器之間可能發(fā)生信號(hào)“串?dāng)_”等[37]。國(guó)內(nèi)尚無(wú)成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。

4 總結(jié)與展望

井下通信系統(tǒng)能夠幫助地面工程師監(jiān)測(cè)和控制井中狀態(tài)，從而更好地規(guī)避作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、降低時(shí)間與資金成本。雖然目前仍受限于傳輸速率，無(wú)法傳輸聲波全波列等大數(shù)據(jù)集，但可以在信道特性允許的前提下，將測(cè)井設(shè)備與傳感器收集的特征參數(shù)發(fā)送到地面，以完成預(yù)先設(shè)計(jì)好的特定任務(wù)。比如前文提到，井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為每隔一段時(shí)間向地面中繼器發(fā)送一組數(shù)據(jù)集：實(shí)時(shí)的環(huán)空(管內(nèi))壓力、溫度和系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)信息；以上數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)地層破裂、管段泄露、巖屑堆積等風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)控。再比如，隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向常用“井斜+自然伽馬+電阻率”的數(shù)據(jù)組合，其中近鉆頭處的自然伽馬和電阻率數(shù)據(jù)用于檢測(cè)地質(zhì)情況變化，井斜數(shù)據(jù)用于計(jì)算井眼軌跡?？傊?，發(fā)送數(shù)據(jù)集的參數(shù)選擇主要取決于地面人員對(duì)于資料解釋和功能實(shí)現(xiàn)的需要。

井下聲波通信技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用，已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，在多種應(yīng)用場(chǎng)景下表現(xiàn)出優(yōu)良的傳輸性能和可靠性；如在油氣生產(chǎn)過(guò)程中，也可以通過(guò)周期性的套管或油管部署聲通信系統(tǒng)，將實(shí)時(shí)獲得井下信息傳遞到地面從而指導(dǎo)和優(yōu)化開(kāi)采方案?？傊?，聲波傳輸方式因其成本低、傳輸速率高、可行性高等特點(diǎn)，有可能成為井下通信的優(yōu)選方案。