钻井井场测控系统是随钻测井工程中不可或缺的部分。随钻测井是指在钻井过程中一边钻进一边测量地层岩石物理参数,并将部分结果实时送到地面进行处理,同时利用测得的钻井参数和地层参数及时调整钻头轨迹,使之沿着目标油层方向钻进。钻井井场测控系统的各种测量传感器和处理控制设备等可视为一个个节点,各节点间的距离一般为几十米甚至上百米。传统井场测控系统各节点间采用线缆连接,因井场空间有限,到处摆放着各种钻具和设备,所以线缆连接容易乱中出错,非常不利于维护。为此本研究引入ZigBee无线通信连接,改造成无线节点设备,组建局部网通信。为了尽可能地降低每个ZigBee无线节点设备的功耗,本文采用了如下四个措施:一是在满足通信质量的条件下,利用ZigBee模块内置的功率等级PL值来降低ZigBee模块发射功率,实验验证了具有低功耗设计的可行性;二是通过理论分析和实验测试,探讨ZigBee无线传输模块的功耗与节点距离、信号接收强度RSSI之间的影响规律,以此建立模块发射功率的动态控制策略,实现了低功耗设计的具体措施;三是通过优化ZigBee无线传输模块发送数据包大小和发射频率,以延长其休眠时间实现降低功耗;四是优化外围设备的工作模式,利用钻井过程不同阶段的特点,设计传感器具有周期休眠功能,可以降低平均功耗,通过优化节点设备的双电池切换方式,降低无用功耗。通过这四方面的努力,实现钻井井场ZigBee测控系统的功耗降低20%~30%的目的。