石油是世界上最重要的能源之一。石油资源的勘测和开采从地球浅层发展到地层深处和海洋,对其中钻探与开采系统提出新的要求,特别是其通讯系统已经远远不能满足未来钻探开采的自动化、智能化与无人化要求。目前石油钻井井下通讯系统存在两个主要问题,第一个问题是信息无线传输速度太慢,贝克休斯设计的泥浆脉冲系统传输速率约为40 bps/s,斯伦贝谢的Anadrill系统传输速率约为12 bps/s,本文设计的井下无线通讯系统传输速率可达115 kbit/s。第二个问题是石油钻井通讯设备以及传感等设备供能问题,目前采用集中供能方式,其设备主要采用泥浆发电机和一次性电池短节,实际应用中都存在工作时间短和成本高的问题。分布式供能是目前研究的前沿,如何利用自驱动分布式供能技术克服石油钻井井下通讯系统的瓶颈,既是实现未来无人智能钻探开采自动化系统的核心技术,也是自供能技术研究的前沿领域。针对上述两个问题,本文提出基于自供能的石油井下智能通讯系统,旨在解决石油钻井井下通讯和供能问题。在通讯方面,本文提出无线中继传输系统,采用钻杆内部有线传输,钻杆与钻杆之间无线传输的方式,将井下数据高速传输到地面。这种混合通讯方式不需要对钻杆结构进行特殊设计,还能提升石油钻井井下通讯系统的信息传输速率。在通讯系统供能方面,本文采用环境能量收集技术,将流体运动产生的机械能转化为电能。本论文将石油井下智能通讯系统与环境能量收集技术相结合,设计和实现基于自供能的石油井下智能通讯系统,并从理论和实验角度验证了整个系统的可行性。本文的主要研究内容可概括如下:（1）本文第一章主要介绍石油井下智能通讯系统的研究背景;第二章对采用环境能量收集的分布式供能技术解决传统智能钻杆通讯系统核心的供能问题进行了讨论,介绍了基于环境能量收集的能量中性原则,提出了基于能量片的设计策略,并基于该策略开发了相关控制流程;（2）本文第三章设计了基于自供能的石油井下智能通讯系统,详细介绍了石油井下智能通讯系统各个部分的工作流程,并对石油井下智能通讯系统的通信部分进行了实验验证;（3）第四章分别采用电磁发电、摩擦纳米发电机和压电换能装置对石油井下智能通讯系统的自供能形式进行了原理性验证。