随钻声波传输技术由于其自身优势,越来越多地应用在导向钻井领域。但由于传统的随钻声源大多采用压电陶瓷换能器作为声波发生器,存在声功率不足,传输距离有限等问题。本文将等离子体声源应用在井下随钻信息传输中,作为新型随钻声源。该等离子体声源基于水下高压放电产生声波脉冲进行信息传输的原理,具有声压级高、频谱覆盖宽、重复频率高、安全性好等优点,能够实现井下强干扰下大容量数据信息的长距离、实时、快速传输。本文主要针对等离子体声源研究了以下三方面的内容:(1)对等离子体声源的主体结构进行研究分析。针对井下的复杂环境,结合声源的放电条件,对该声源进行调研和可行性分析;对高压充电系统和高压放电系统的主要部件进行研究选型,主要包括高压储能电容器、升压变压器、脉冲触发开关、传输电缆、放电电极和聚能装置。(2)利用数值模拟软件LS-DYNA,对放电冲击波的近场传播规律和声场能量的聚焦规律进行了数值模拟研究。采用由柱状炸药驱动源所产生的水中冲击波,对其传播过程中的波阵面演化情况作了数值模拟研究,接着对冲击波在椭球面罩和抛物面罩内的声场能量聚束规律作了数值模拟研究。(3)对脉冲放电回路和放电间隙电弧电阻进行了理论分析,并进行了水下声源系统初步放电试验。主要对放电回路电参数进行研究,并试验了不同参数对声脉冲波的影响关系。