测井电缆信号传输技术⒈
测井电缆遥传系统
收稿日期:1996205210 收到修改稿日期:1996207230 第31卷第2期原子能科学技术V o l.31,N o .2 1997年3月A tom ic Energy Science and T echno logyM ar .1997测井电缆遥传系统刘国荣 陈宝流 凌 岩(中国原子能科学研究院核技术应用研究所,北京,102413)应用计算机、单片机和BD PSK 数字调制技术设计、研制了测井电缆遥传系统,该系统遥传速率为100kb s ,遥传距离7km ,误码率小于10-6。
关键词 测井电缆 BD PSK 数字调制 通讯 CRC 校验随着微电子学和计算机技术的迅速发展,测井仪器不断更新换代,形成了以计算机为中心的数控测井仪。
超声成像测井仪是一典型数控测井仪,数据传输、获取、存储、实时控制、实时成像、图像处理、出图等都应用了计算机。
超声成像测井的数据产生率大,约为70kb s 。
为了保证一定的测井速度,遥传系统的传输速率需在70kb s 以上。
本文涉及传输速率高、误码率低的测井电缆遥传系统的研制。
1 系统原理系统原理框图示于图1。
图1 系统原理框图F ig 11 Schem atic diagram of the system电缆遥传系统由地面遥传单元(自行研制插放在计算机扩展槽内的通讯卡)、井下遥传单元(电路板面积(237+187)mm ×48mm )和测井电缆传输线组成。
测井电缆传输线将地面单元和井下单元联接起来。
井下遥传单元接收井上单元传送下来的指令和往井上传送测井过程中井下仪器采集的数据。
井上单元接收计算机指令和向井下转发指令,接收井下单元传送上来的测井数据并输送给计算机。
2 电缆测井电缆是井下与地面之间的信息传输媒介,采用的是普通七芯铠状电缆,由7股(沿周边顺时为1-6,居中为7)金属导线外包绝缘材料绞合而成。
电缆的最外层为钢丝编织层,俗称电缆铠装,保证电缆有一定的机械强度,其长度一般为315-710km 。
测井电缆通信系统综述
代表 ， 它包含 １ 数据 道 ， 输 速率 提升 到 ８ｋ ／ ， ５个 传 ｂ ｓ 可 以组合其 它 仪 器 测 井 。３ ０ ５ ６是 ８ ０年 代 的产 品 ， 包 它
含 １ 数 据 道 ， 很 好 的 井 眼 温 度 补 偿 功 能。３ ０ ７个 有 ７０ 系列仪 器大都 可 以与 ３ ０ ５ ６组合 ， 实施 大 满贯 测井 。在 后来 的 Ｅ ＬＰ Ｃ ＩＳ测 井 系 统 中依 然 兼 容 ３ ０ ５ ６系列 仪 器 （５ ３ １０ ，２９ ２ ３ … ） １０ ，３ ９ １ ２ ，４ ５ 。下 一 代就 是 ３ ０ ，５ ８ ５４３ ０ ，
缆 上传输 的 极 性 为 零 。 一 帧 Ｐ Ｍ 数 据 有 １ Ｃ ６个 数 据 道， １个模拟 地 道 。第 一道 是 同 步 道 ， 由 １ 它 ６位 １组
第 一 代 的 Ｐ Ｍ 代 表 为 ３ ０ ，它 使 用 Ａ Ｃ ５２ ＭＩ （ ｌ ｒａ ｓ ｎ ｅ ｉ ） 式 编码 ， 只能 用 来 与 双 Ａｔ ｎｔ ＭａｋＩｖｒ ｏ 方 ｅ ｅ ｓｎ 它
际三大 测井公 司 Ｂ Ｋ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｈａ ｂ ｒ ｎ和 Ｓ ｈｕ ． Ａ Ｅ Ｔ Ａ 、 ｌ ｕｔ ｉ ｏ ｃｌｍ
是 由地面计 算机 利 用 声 波测 井 的的 逻 辑信 号 启 动 的。
计 算机 按一定 的深 度 间 隔 ， 制 ３ ０ 控 ７ ０系统 内 ３ ５ ７ ２面 板 的声 波逻 辑 电路 ， 生 声 波 逻 辑 脉 冲。该 逻 辑 脉 冲 产 沿电缆 缆 芯 ２＃、 ５＃送 至 井 下 仪 器 Ｐ Ｍ３ ０ Ｃ ５ ６内 的逻
ｂ ｒｅ 的 电缆传 输通 信系统 特 点进 行 了较详 细 介绍 。 ｅｇｒ
１ Ｂ ＡＫＥ Ｌ Ｒ ＡＴ ＡＳ 电缆 通 信 系统
测井电缆
测井电缆传输系统关键技术摘要：阐述了正交频分复用技术和正交幅度调制技术在测井电缆传输系统中的应用。
同时，对测井系统中的CAN总线和DTB总线作了简要介绍。
关键词：测井系统；电缆通信；数据传输；总线引言随着科学技术的发展，石油地球物理测井中电缆通信技术有了长足的进步，从传输数据的速度、传输数据的容量以及传输效率方面都有质的飞跃。
本文对测井电缆传输系统中采用的正交频分复用技术和正交幅度调制技术进行了较详细介绍。
同时，对CAN总线和DTB总线在测井系统中的应用作了简要介绍。
测井传输作为测井系统的一个重要组成部分，其传输速率直接影响测井仪器和装备的发展。
随着测井新理论和新方法的不断出现，要求实时上传的数据量越来越大。
如何提高测井数据传输系统的速率已成为测井仪器装备研制开发的关键问题之一。
因此，为了满足社会生产实践的需求，开发高效率的测井电缆数据传输系统已成为测井技术的一个研究方向。
1．OFDM技术OFDM 技术是将速率很高的信息码流分成许多低速码流, 在一组正交的子信道上进行并行传输。
采用 OFDM 技术可以扩展子信道传输符号的宽度, 从而大大简化接收机中均衡器的设计。
相对于传统的单载波技术, OFDM 技术利用子载波之间的正交性, 有效提高了频谱利用率。
随子载波数目增加, 理论上 OFDM 系统可能实现近 100% 的频谱效率, 并且可以根据每个子信道的传输条件进行自适应的比特和能量( 功率) 分配, 以充分利用信道容量, 提高传输效率。
OFDM 技术频谱利用率高和抗窄带干扰能力强, 能够充分利用系统的带宽资源, 可以在带宽受限的测井电缆信道上实现数据的高速传输。
因此, 采用 OFDM 技术作为测井电缆高速数据传输系统的调制技术。
1.1 高速数据传输系统测井电缆可用频带窄, 在频带有限的情况下要提高数据传输速率, 采用 OFDM 调制方法是非常好的选择。
在基于 OFDM 技术的测井电缆高速数据传输系统中, 地面调制解调器和井下调制解调器是其核心模块, 用来完成地面部分和井下仪器之间大量数据的高速、实时和准确传输。
测井数据实时无线传输技术
测井数据实时无线传输技术李国庆;王永震【期刊名称】《大庆石油地质与开发》【年(卷),期】2009(028)004【摘要】生产测井施工具有操作区域广、施工队伍分散的特点,现场不具备局域网或广域网的接口,目前大多在测井结束后,将数据文件送到解释中心进行解释.而油田生产需要测井服务快速地给出解释结果,因此急需一套测井数据远程无线实时传输系统.如果能在测井现场和解释中心建立数据链路,实现数据交互,可大大提高测井实效,满足用户在时间上的要求.结合GPRS/CDMA无线传输系统的特点和生产测井的实际情况,提出了实时无线传输系统的实现方案,即解释中心采用专线光纤固定IP,测井现场移动端采用GPRS/CDMA DTU/RU-TOR的实时传输.提出了测井数据的压缩技术--RLE压缩法,阐明了实时无线传输系统的硬件和软件的实现过程.讨论了几种无线数据传输技术,并对其在测井实时传输中的应用进行了对比,提出一个基于GPRS/CDMA技术的、进行测井数据实时传输的可行方案.试验表明,研究的测井数据实时无线传输系统能够有效地实现远程数据实时传输.【总页数】4页(P139-142)【作者】李国庆;王永震【作者单位】大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江,大庆,163412;大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司,黑龙江,大庆,163412【正文语种】中文【中图分类】P631.8【相关文献】1.异步双向数据网络传输技术在发电厂实时数据监控系统中的应用 [J], 王建;康景利;李媛2.GSM数据传输技术及其在野外实时数据采集系统中的应用 [J], 章步云;刘中;王仁波3.GPRS数据传输技术及实时数据采集应用 [J], 何庆泥;周怀北4.无线传输技术在油田生产测井中的应用 [J], 张宝辉;章沙莉;杨永祥;郭发兰;任宝玉;李占省;高振涛;王燕嵩;王一鸣5.考虑了错误恢复的测井数据远程无线传输技术 [J], 赵亦朋; 李宁; 王才志因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅析电缆传输测井高速网络技术
浅析电缆传输测井高速网络技术摘要：随着社会科技的快速发展，人们石油的需求也与日俱增，测井是石油勘测开采过程中一个至关重要的环节。
其中，测井传输系统的性能决定着测井的效率与质量，当前电缆传输以其传输距离远、稳定性好的优势成为主要测井传输方式，OFMD调制技术在测井传输网络中的使用，提高了电缆传输速率的同时，也带来了传输时延的问题，本文即对电缆传输测井高速网络中的关键问题进行了研究，首先分析测井及其主要传输技术其次分析了测井网络的通信量，最后提出了测井网络的时间同步方法。
关键词：电缆传输；测井网络；时间同步；OFDM1 引言随着我国经济的飞速发展，石油在能源工业当中的战略地位也越来越重要，发展速度也随之加快，但是石油是不可再生的资源，随着人们的才开会逐渐减少。
为了能够充分利用石油资源，减少开采过程中的损失，我国将许多先进的技术应用在油气勘探和开采当中，以提升石油开采的效率。
其中，测井是此过程中一个关键的环节，测井传输系统主要指的是通过适当的通信方式将地面控制中心的命令传送到井下的仪器，并将其采集的数据再传输回地面控制中心，因此，测井传输的性能对测井质量有着至关重要的影响。
2 测井及其主要传输技术分析石油测井主要是应用岩层表现出的物理特性来测量地球物理参数，在油气勘探开采过程中可以获取到地质信息，并进行资源评价。
测井的工作流程，首先是将可以感知仪器工作状态与地层信息的传感器使用钻杆或者电缆送到井下，地面上的仪器可以通过电缆控制井下仪器测量反映井内的地质情况以及其他工程相关数据信息，并以一定的形式表现出来。
井下仪器的电子线路将测量信号放大处理之后，通过电缆传输到地面。
地面仪器将这些数据进行分析处理，绘制成测井图。
测井数据一般都会传输到测井分析中心进行分析处理，测井分析中心收到测量数据之后，做出该井的单井分析结果，并提供油气藏特性等工程信息。
测量的结果经过一定的分析处理之后，可以得到地质工程参数以用于油气勘探开发。
水平井测井传输测井原理简介
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缺点：
不能用常规直径测井仪器，只能用 小于钻杆内径的仪器，而小直径仪器性 能通常比常规直径的测井仪器低，配套 的测井仪器不全。另外所获取的测井曲 线受环境影响较大，需做校正。
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1、 准备阶段 2、 盲下阶段 3、 对接阶段 4、 测井阶段 5、 收尾阶段
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钻杆传输测井作业不是测井队自己完全独立能完成的作业， 是测井队、钻井队等技术人员共同协作才能完成的一项任务。
钻杆传输测井工艺技术复杂
作业难度大 作业时间长 作业风险大
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准备阶段：
如果作业过程中出现仪器故障和其 他事故，浪费时间长，损失大，影响大， 作业准备包括仪器的准备、动力设备的 准备、作业方案和预案的准备、泥浆的 准备、输送工具的准备、井眼条件的准 备等。原则要求各项准备工作要全面、 细致扎实。
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• 保护套设计是该测井方法的核心技术， 既要保护井下仪器的安全，又要保证测井 资料不受保护套的影响： • 感应电阻率保护套用玻璃钢较理想； • 补偿声波的声系部分保护套可仿照声 波仪器的声系外壳形状用钢材制作。
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优点： 不需要湿接头，不存在对接失败的
问题。可以承受较大的压力，特别适合 一些困难井，工程复杂的测井并能有效 地保护下井仪器，减少工程事故造成的 损失。在任何井斜角的斜井和水平井中 获得质量比较可靠的测井信息，当某种 仪器出故障时，只需起钻至旁通出井口， 即可换仪器，省时。
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测井电缆高速数据传输系统的设计_杨旭辉
开发设计测井电缆高速数据传输系统的设计杨旭辉(长江大学 湖北荆州)摘 要:OFDM (正交频分复用)是一种多载波数字调制技术,可以有效地克服信道时延扩展和频率选择性衰落对数据传输带来的影响,现已被广泛应用于各种高速数据传输系统中。
本方案设计了一种基于DSP (数字信号处理器)和FPGA (现场可编程门阵列)的通用高速数据传输系统,运用OFDM 原理,以TMS320C6713DSP 为核心处理器对数据实现各种编解码并进行正交调制和解调,从而提高数据的抗噪声性能和传输速率。
本系统可应用于各种恶劣环境下的高速数据传输,如石油测井电缆,电力通信,应用前景广阔,实用性较强。
关键词:正交频分复用;信道;编码;解码;调制;解调;噪声中图法分类号:P 631.8+3 文献标识码:B 文章编号:1004 9134(2011)01 0024 030 引 言测井数据传输作为测井系统的一个重要组成部分,其传输速率直接影响测井仪器和装备的发展。
随着测井新理论和新方法的不断出现,要求实时上传的数据量越来越大。
如何提高测井数据传输系统的速率已成为测井仪器装备研制开发的关键问题之一。
因此,为了满足社会生产实践的需求,开发高效率的测井电缆数据传输系统已成为测井技术的一个研究方向。
本文主要从系统的原理与设计,硬件电路和软件流程图三个方面作了阐述,其中软件设计着重介绍了定时同步算法。
1 系统原理本系统主要分为两部分,分别为调制和解调部分,其中调制部分负责数据的调制和发送,解调部分负责数据的接收和解调。
1.1 调制部分调制发送端的结构图及其各模块的功能介绍如图1所示。
图1 发送端结构图1)调制,主要作用是将输入的二进制数据位转变成对应的符号,主要使用的调制方式有8QAM,16QAM,64QAM,可采用比特加载技术实现不同的信道采用不同的调制方式。
2)共轭变换,由于本系统的传输方案是针对测井电缆设计的,因此传输的数据必须是实数,这样就要求系统在作IFFT 运算前,先将所传输数据进行共轭对称变换,根据离散傅立叶变换的性质,可知在利用IFFT 进行基带调制后可以将复数生成实数数据。
随钻测井方法及宽带信号传输方法研究
随钻测井方法及宽带信号传输方法研究在经济发展的21世纪，石油是主要的能源之一测井技术处于不断的发展的阶段，人们对钻井信号传输方面的要求也在不断的提高，而相对于传统的信号传输方式不能够准确迅速地把地层信息反应到地面上来，因此信号传输的效率在一定程度上阻碍了测井技术的发展。
现在国家发现的石油层大都是属于薄层，对分辨率都有着很高的要求。
传统的分辨率测井技术已经无法满足现在油层的钻井环境。
本文针对这两个问题，分别研究了宽带随钻信号传输方法和宽带测井方法。
标签：随钻电测井;宽带测井;宽带信号传输引言：测井是石油工业中的重要组成部分，钻井技术的研究一直在进行着。
现在最适用的钻井技术就是随钻电测井。
随钻电测井对石油发展行业有着举足轻重的作用。
而随钻电测井的应用主要依靠宽带信号传输及宽带测井，并且随着随钻测井技术的发展，对地层探测的分辨率要求越来越高。
因此对于石油开采业提出了新的问题，对于钻井技术的研究是现在国家的重中之重。
一、随钻电测井石油工业随钻电测井LWD（Logging While Drilling）一般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。
由于目前数据传输技术的限制，大量的数据存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。
在油气田勘探、开发过程中，钻井之后必须进行测井，以便了解地层的含油气情况钻完之后再测井，地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别。
于是就把测井仪器放在钻头上，让钻头长上”眼睛”，一边钻进一边就获取地层的各种资料，这就是随钻测井。
随钻测井是在石油开采业使用最广泛的技术之一，并且具备很多传统钻井技术没有的优势，主要特点有以下几点：一是，在钻井过程中，工作效率十分高，在成本上减少了很大的浪费;二是，在进行钻井的时候就进行测井，地层就还没有受到井内泥浆的污染，这样测出的数据就会更准确;三是，随钻测井拥有一边钻井一边测井的特点，在进步对地层钻井之前，便能得到已钻到地层的地层信息，这就意味着测井数据信息具有实时性，而这些测井数据能够指导下一步的测井方向，以防止钻破油层等，实现了导向的功能;四是，最随钻测井对井眼的方向几乎没有要求。
测井数据实时无线传输技术
测井数据实时无线传输技术作者：赵闯杨莉梁杰来源：《硅谷》2012年第04期摘要：石油是当今世界的重要能源，为达到有效的开采效果，就需要对地层数据进行采集并及时地分析测井数据。
但是由于测井施工的特点是区域广、施工队伍相对很分散，施工现场难以架设网络接口，采集的数据传输给解释中心就不能实现实时性。
论述一下基于GPRS技术的测井数据实时无线传输。
关键词：测井数据；GPRS；无线通信；实时传输中图分类号：P631.8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220037－01石油，作为工业的主要原料，是现阶段经济的命脉。
但是随着近百年来不断的开采，石油的储量正在不断的减少。
所以如何能够在开采的过程中节约时间，节约成本已经成了一个主要的研究课题。
在以往的开采过程中，都是在测井结束后将测井数据送到解释中心进行分析，这样的过程实时性差，浪费了很多时间，影响工程的进度。
但是，由于测井工程大多在野外进行，数据实现有线传输又不现实，因此，急需设计一种实时的无线数据传输系统。
本文笔者通过比较几种无线传输的方案后提出了基于GPRS技术的实时无线传输技术在测井中的应用系统。
1 可以实现测井数据实时无线传输的几种方案探讨随着通信技术和电子技术的不断发展，现在可以实现数据无线传输的方法越来越多，无线传输技术也得到了广泛的应用。
下面就对可能实现测井数据无线传输的几种方案进行分析讨论；方案一：电台传输电台可以用来实现无线传输数据，还可以对传输的内容进行加密处理，且费用较低，是一种无线传输的方案。
但是用电台的话传输距离受到所使用电台功率的限制，且传输过程中抗干扰能力差。
方案二：GSM短信GSM短信方式的优点是传输可靠，传输覆盖范围广，传输率高，缺点是传输有延时，实时性差，在测井数据传输过程中做不到实时传输数据，不能确保数据被及时地分析。
方案三：卫星传输卫星传输数据的优点是传输范围广，传输速度快，运行可靠，能保证数据传输的实时性。
电缆_无线耦合的随钻测井信号传输新方法及其数值模拟
基于电缆-无线耦合的随钻测井信号传输新方法及其数值模拟研究*朱柯斌†聂在平孙向阳(电子科技大学电子工程学院,成都610054)(2012年3月12日收到;2012年10月19日收到修改稿)信号传输是随钻测井的重要组成部分,也是随钻测井进一步发展的瓶颈.针对这个问题,研究了由Novatek TM 提出的基于钻杆内有线传输,钻杆间电磁耦合传输的随钻信号高速传输方法.首先,针对钻杆间的电磁耦合结构的对称性,采用了高效的数值模式匹配法对该耦合结构进行了电磁建模;然后,为了优化钻杆间耦合结构的耦合性能,利用上述的电磁建模方法对该耦合结构进行了仿真分析,分析了该耦合结构各个参数对耦合性能的影响,并得出了一些有意义的结论,该结论能够指导随钻测井信号钻杆间耦合传输的优化设计.另外,钻杆内传输线利用矩形传输线设计,设计出了50Ω特性阻抗的矩形传输线,并计算了相关损耗.最后,通过仿真和实验验证了优化设计的钻杆间耦合传输结构具有非常好的传输性能,并且仿真和实验结果符合良好.关键词:随钻信号传输,数值模式匹配,电磁耦合,矩形传输线PACS:02.60.Cb,93.85.Pq,93.85.Fg,41.20.Jb DOI:10.7498/aps.62.0602021引言随钻测井因为有能探测原状地层、实时导向的作用,成为现代测井的重要发展方向之一.随着随钻测井技术的不断发展,对随钻数据传输[1]的要求越来越高,但是,传统的随钻数据传输方法因为传输速率的限制已经远不能满足现代随钻测井的要求,导致随钻数据传输成为了随钻测井技术发展的瓶颈.现在测井中用的数据传输方法主要分为有线和无线两大类.随钻测井中,因为受随钻条件的限制,不能用有线的数据传输方法.目前主要用于随钻测井的无线传输方法有以下几种:1)泥浆脉冲遥传技术,这是目前使用最为广泛的随钻测井信号传输技术,它是将被测参数转变成钻井液压力脉冲,随着钻井液循环传送到地面,泥浆脉冲遥测技术的数据传输速率较低,一般为4—16bit/s,即使新一代的泥浆脉冲遥测系统的传输速率最多达到50bit/s,作为目前应用最普遍的泥浆脉冲遥传技术,曾经极大地推动了随钻测井技术的发展,但是随着随钻测井技术的不断发展,泥浆脉冲遥传技术由于传输速率的限制已经远远不能满足随钻测井的要求;2)电磁波传输技术,它没有泥浆脉冲传输技术应用广泛,但也是主要的随钻测井信号传输技术;电磁波传输技术是将载有被测信息的低频电磁波向井周地层传播,在地面,作为钻机和地面电极之间的电压差被探测出来;电磁波传输技术相比于泥浆脉冲传输优点是能用在空气、泡沫或泥浆的欠平衡井中,但是因为电磁波传输技术是在有耗地层中传播电磁波,所以主要存在的缺点是信号衰减大,传输距离短,所用载波频率一般为2—20Hz,传输速率与泥浆脉冲传输技术相当,也无法满足现在随钻测井的要求;3)声波传输技术,它容易受钻井设备产生的声波噪声干扰使探测信号非常困难.面对随钻测井中信号传输的难题,Novatek TM 公司提出了基于电缆-无线耦合的随钻测井数据传输的方法[2,3],该方法是无线和有线方法的结合,是*国家自然科学基金重点项目(批准号:60931004,61231001)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:ZYGX2010J024)资助的课题.†通讯作者.E-mail:zhukebin1234@c⃝2013中国物理学会Chinese Physical Society 钻杆内有线传输,钻杆间无线传输,传输速率能够达到Mbit/s 的量级,能够很好地满足随钻数据传输速率的要求.但是国内外对该种传输方法的研究大多直接通过实验来考察传输性能,并没有通过理论仿真的方法对该耦合结构进行理论仿真设计,而耦合结构的参数是会影响其耦合性能的.为了使其耦合性能达到最佳,对耦合结构的参数进行优化设计是非常有意义的.本文对基于电缆-无线耦合的随钻测井信号传输模型进行了数值模拟研究,并对电磁耦合结构进行仿真优化.对于该非均匀金属介质混合结构的电磁建模常用的方法有有限元法[4]和有限差分法[5]等,但该类方法存在未知量大,求解时间长等缺点,特别由于金属和介质的电导率对比度大,可能存在求解不收敛的问题.由于仿真的结构存在对称性,因此本文采用了基于半解析半数值的数值模式匹配法[6−9],该方法是文献[6—10]针对轴对称问题提出的一种方法,径向用离散数值本征模式,纵向用广义反射和透射系数导出递推关系的解析表达式.数值模式匹配法相对于其他数值算法(如有限元法)具有更高的计算效率.本文中的耦合结构是轴对称模型,所以非常适合应用数值模式匹配来进行建模.另外对于钻杆间传输线,为了更加合理地利用有限的钻杆壁厚度,采用镶嵌在钻杆内壁的矩形传输线[11−13].图1所示是本文研究的用于随钻信号传输的钻杆模型,在钻杆肩部挖槽,嵌入铁氧体[14],对接后形成电磁耦合结构;在钻杆内壁挖槽,嵌入矩形传输线.最后对单个钻杆的模型进行了仿真及实验分析,得到了单个钻杆模型下的插损及带宽信息,仿真和实验结果符合良好,并且证明了我们优化设计的钻杆间耦合传输结构具有非常好的传输性能.图1随钻信号传输模型图2耦合结构中的数值模式匹配理论本文中需要模拟的电磁耦合结构如图2所示,为轴对称模型,ρ=0处表示对称轴.当激励图2中的发射线圈时,上下两个对接的铁氧体会形成磁路,产生磁通,通过磁场作用,会在另一个线圈上激发信号,从而实现信号的无线耦合传输.因为在轴对称结构中,且激励也是轴对称的,只有ϕ分量,所以电场也只有ϕ分量,并且满足标量波动方程[8][µρ∂∂ρ(1µρ∂∂ρ)+µ∂∂z (1µ∂∂z )+ω2µε]ρE ϕ=−i ωµI δ(ρ−ρ′)δ(z −z ′).(1)图2所示的耦合结构中,尽管铁氧体放在钻杆的槽里,两个钻杆对接以后形成耦合结构,但是在钻杆间存在一定缝隙,所以从ρ=ρ1和ρ=ρ2都不能设置E ϕ=0的边界条件.另外因为耦合结构是轴对称的,在ρ=0处,E ϕ分量相互抵消;另外在ρ=a 处(内钻杆螺纹和外钻杆螺纹的连接处),是金属边界.根据以上分析,得出适合在此耦合结构中的边界条件如下:E ϕρ=0=0,(2a)E ϕρ=a =0.(2b)另外在ρ=0到ρ=a 的金属当成导电率极高的介质来处理.所以,(1)式满足的方程只要求解从ρ=0到ρ=a的区域即可.图2无线耦合结构的数值模型本文选用三角形基函数对ρ方向进行展开,如图3所示.图3场的径向用三角形基函数展开当不考虑z向的平面分层时,在ρ=0到ρ=a 的区域根据(2)式的边界条件求解(1)式,得到得源区场解为[8]ρEϕ=−ωI2N∑α=1fα(ρ′)fα(ρ)kαz Dαe i kαz|z−z′|,(3)其中fα(ρ)为第α模的场的径向用三角形基函数展开,kαz为第α模的传播常数,它们对应于一个本征模;Dα为第α模归一化系数,具体的公式推导详见文献[8].当源区具有z向平面分层,只须引入广义反射矩阵和广义透射矩阵来描述各数值本征模式上、下界面反射和透射时所产生的模式耦合以及界面多次反射效应,并利用它们到导出各区域位场的递推关系,利用这些关系,就得到各平面分层区域的场.其中,源区场可表达为[7−9]ρE0ϕ=ωI2f t0(ρ)[e i k0z|z−z′|+e i k0z(z−d−1)M+0G0,−1(e i k0z(z′−d−1)+e i k0z(d1−d−1)G01e i k0z(d1−z′))+e−i k0z(z−d1)M−0G01(e i k0z(d1−z′)+e i k0z(d1−d−1)G0,−1e i k0z(z′−d−1))]×(k0z D0)−1f0(ρ′),(4)其中,M+0=(I−G0,−1e i k0z(d1−d−1)G01e i k0z(d1−d−1))−1,(5a) M−0=(I−G01e i k0z(d1−d−1)G0,−1e i k0z(d1−d−1))−1,(5b) d1和d−1是源区(即发射线圈区)上下界面坐标,如图2所示,G i,j为广义反射矩阵.在源上方的区域n>0中ρE nϕ=−ωI2f t n(ρ)[e i k nz z+e−i k nz(z−d n+1)G n,n+1e i k nz d n+1]×A n(k0z D0)−1f0(ρ′),(6)A n=e−i k nz d n M n T n−1,n e i k n−1,z d n A n−1,(7)M n=(I−R n,n−1e i k nz(d n+1−d n)G n,n+1×e i k nz(d n+1−d n))−1n>0,(8) A0=e−i k0z z′+e−i k0z d−1M+0G0,−1(e i k0z(z′−d−1)+e i k0z(d1−d−1)G01e i k0z(d1−z′)),(9)上述式中,T i,j和R i,j分别是局部透射系数和局部反射系数,由(9)式算出A0,再利用(7)式的递推关系即可得出场幅A n.在源下方的区域m<0中ρE mϕ=−ωI2f t m(ρ)[e−i k mz z+e i k mz(z−d m−1)G m,m−1e−i k mz d m−1]×B m(k0z D0)−1f0(ρ′),(10)B m=e i k mz d m M m T m+1,m e−i k m+1,z d m B m+1,(11)M m=(I−R m,m+1e i k mz(d m−d m−1)G m,m−1×e i k mz(d m−d m−1))−1m<0,(12) B0=e i k0z z′+e i k0z d−1M−0G01(e i k0z(d1−z′)+ei k 0z (d 1−d −1)G 0,−1ei k 0z (z ′−d −1)).(13)同样由(13)式算出B 0,再用(11)式的递推关系得出场幅B m .上式各式中广义反射矩阵G i ,j ,及局部反射和透射矩阵R i ,j 和T i ,j 的表达式详见文献[8,9].所以通过数值模式匹配算法就可以得出电场E ϕ,通过对电场E ϕ的圆周积分就可以得出发射线圈和接收线圈的电压V T ,V R .另外耦合线圈的耦合系数的定义是κ=M √L 1L 2,(14)其中M 是耦合线圈的互感,L 1和L 2为线圈的自感.在本文中,发射线圈和接收线圈在结构上对称,所以L 1=L 2.而线圈的自阻抗Z =R +j wL 1,在铁氧体加载线圈中,wL 1≫R ,所以耦合线圈的耦合系数近似为κ=M √L 1L 2=M L 1≈j ωM R +j ωL 1=V RV T ,(15)其中,V T ,V R 为发射线圈和接收线圈的电压,可由数值模式匹配结果得出.3耦合结构的数值模拟结果及分析利用数值模式匹配法对无线耦合结构进行数值建模,对如图4所示的U 形铁氧体的参数,线圈距离,缝隙距离及泥浆电参数进行了仿真分析.在对其中一个参数进行仿真分析时,其他参数固定.图2所示模型的部分参数是(单位mm):ρ1=47.5,ρ2=51.5,ρ3=61,a =65;图4所示模型的参数是:µr =1000,b =2,h =10,a 1=a 2=2.5,h c =2.2,g =0.2,σ=0.01.仿真结果如图5和图6所示.图4带U 形铁氧体的耦合结构(图中的µr 表示铁氧体相对磁导率,h 表示铁氧体高度,b 表示铁氧体槽深度,a 1和a 2分别表示铁氧体内壁和外壁厚度,g 表示缝隙距离,h c 表示线圈距离)图5铁氧体各参数对耦合系数的影响(a)铁氧体相对磁导率;(b)铁氧体高度;(c)铁氧体槽深度;(d)铁氧体壁厚度图5所示是铁氧体各参数对耦合系数的影响.图5(a)表示随着铁氧体相对磁导率的增加,耦合系数增加.相对磁导率较小时,影响比较明显,但是增加到一定程度,曲线呈现平缓的状态.这是因为铁氧体的高相对磁导率使得大部分能力都集中在铁氧体内进行传输,来提高耦合系数.同样,这也意味着当铁氧体相对磁导率已经足够高来聚集大部分能量时,再提高铁氧体相对磁导率,影响就会显得非常小.图5(b)表示随着铁氧体高度的增加,耦合系数增加,但是只有在铁氧体高度略微比铁氧体槽深度大的时候,效果才比较明显,这是因为大部分能量集中在离铁氧体槽底部附近的铁氧体中.图5(c)表示随着铁氧体槽深度的增加,耦合系数先略微增大,然后再慢慢减小,最后再快速减小.刚开始的略微增大,是因为当槽过浅的时候,因为铁氧体壁离线圈太近,会导致耦合系数的下降;而后面耦合系数的变化原因实际上与图5(b)的变化原因是一样的.图5(d)表示随着内壁和外壁厚度的增加,耦合系数增加,这是因为铁氧体的内壁和外壁是能量传输的通道.内壁和外壁对耦合系数的影响几乎相同,同时增加内外壁厚度比单增加内壁或者外壁厚度要明显得多.另外当内外壁厚度增加到一定程度时,耦合系数反而会略微下降,这是因为铁氧体壁离线圈太近导致的.图6为铁氧体缝隙距离及泥浆电导率和线圈距离对耦合系数的影响.图6(a)表示随着缝隙距离的增加,耦合系数快速减小,这是因为缝隙大大增加了磁耦合的磁阻.图6(b)表示随着线圈距离的增加,耦合系数下降.后面下降较快的原因是线圈快到铁氧体槽的底部,离铁氧体壁太近导致的.图6耦合结构中两个距离及泥浆介质对耦合系数的影响(a)缝隙距离;(b)线圈距离在本文中,信号的传输方式是钻杆内有线传输、钻杆间电磁耦合传输的方式.对于钻杆内有线传输而言,泥浆没有任何影响,而惟一有可能产生影响的是钻杆间的电磁耦合传输.在钻杆间电磁耦合结构中,会有少量的泥浆存在于铁氧体之间,所以下面分析了这少量泥浆对于电磁耦合结构的耦合系数的影响.如图6(a)所示,改变泥浆的电导率从0.01到100,耦合系数几乎不变,这是因为本文中铁氧体之间的泥浆层非常薄,并且本文中的方法是通过磁耦合实现,泥浆电导率及介电常数对耦合系数的影响都是非常的小.4矩形传输线的数值求解图7所示是把矩形传输线镶嵌在钻杆内壁的模型,这个加工要求在以前所用的钻杆的基础上进行加工,而不是制造新的钻杆.因为钻杆壁的厚度非常有限,利用常规的圆形同轴线很难实现镶嵌.为了更加有效地利用钻杆壁厚度,需要设计扁平的矩形传输线.为了与其他设备更好地匹配,这里设计的是50Ω的矩形传输线.图7镶嵌在钻杆内壁的矩形传输线另外为了保证在矩形传输线中传输的是TEM 波,设计的矩形传输线的截止波长需要小于本文中的载波波长.本文中的载波波长在104cm量级;矩形传输线的截止波长[11]与矩形传输线的内外导体的周长和在同一个量级.而在本文中,设计的矩形传输线的周长和是在1cm量级,截止波长在1cm 量级,远远小于载波波长,完全满足条件.要设计特性阻抗为50Ω的矩形传输线,首先要对矩形传输线的特性阻抗和衰减进行研究.许多文献对特种截面,其中包括矩形传输线的特性阻抗进行了研究,给出了许多近似公式[12,13],但是这些近似公式都有一定的局限性.本文利用基于有限元法的商业仿真软件HFSS TM,对矩形传输线的特性阻抗和衰减进行了研究.在本文中填充的介质是聚四氟乙烯,相对介电常数为2.1.矩形传输线的特性阻抗随内外导体尺寸的变化如图8所示.当研究矩形传输线其中一个尺寸对特性阻抗的影响的时候,其他尺寸限制在a=4mm, b=1mm,w=0.7mm,t=0.1mm.从图8(a)可以看出,外导体长边a的尺寸对特性阻抗的影响非常小;从图8(b)可以看出,随着外导体短边b的增大,特性阻抗增大;从图8(c)和图8(d)可以看出,随着内导体尺寸的变大,特性阻抗变小.事实上矩形传输线的性质和常规的圆同轴线的性质是极为类似的,只是在这里由于外导体短边b 要比外导体长边a 要小得多,导致a 的影响就会非常小.当限制外导体尺寸a =4mm,b =1mm,变化内导体尺寸,使得特性阻抗为50Ω的情况下来研究其插损.在频率是2MHz 的情况下,插损如表1所示.图8矩形传输线的特性阻抗随内外导体尺寸的变化(对应于图7)(a)外导体长边;(b)外导体短边;(c)内导体长边;(d)内导体短边表1在特性阻抗50Ω的情况下插损随内导体的变化插损/dBm −0.0565−0.0473−0.0460−0.0441−0.0391−0.0377−0.0378内导体尺寸w /mm 0.180.350.400.480.620.710.80内导体尺寸t /mm0.500.350.300.250.150.100.05从表1比较得出,当内导体的几何图形和外导体的几何图形类似时,插损最小.最后可选择a =4mm,b =1mm,w =0.71mm,t =0.1mm 作为镶嵌在钻杆内壁的矩形传输线,特性阻抗为50Ω,在频率为2MHz 的情况下,插损在−0.0377dBm5一个单元钻杆的仿真及实验分析为了更好地理解一个单元钻杆的信号传输性能,基于第2到第4部分的仿真,这里对整个单元的钻杆信号传输进行了仿真和实验.利用电路仿真软件Microwave office TM 对一个单元的钻杆进行了仿真,其中,利用耦合线圈对耦合结构建模,耦合线圈的耦合系数可以根据第3部分得出,耦合线圈的自感根据实验测量得出,传输线的损耗根据第4部分的仿真得出.经过第3部分中对耦合结构的理论分析,设计加工出了铁氧体,耦合结构参数为:相对磁导率µr ≈3000,槽深b =2mm,高度h =10mm,内外壁厚度a 1=a 2=2.5mm,线圈距离h c ≈2.0mm,缝隙距离g ≈0.1mm.所用线圈是2匝线圈.因为线圈在自谐振频率[15]之前的频率段变现为感性,为了更好地实现信号传输,在实验和仿真中都加入了匹配电容进行匹配.最终,目标是将中心频率(即载波频率)调试到2MHz.对耦合结构进行仿真分析的时候发现金属钻杆部分对耦合系数的影响很小,所以本文在实验中没有加钻杆.由于矩形传输线和同轴线性质很类似,本文利用特性阻抗为50Ω的同轴线代替矩形传输线,并且在耦合结构和同轴线之间加入匹配电容,来进行实验.其中同轴线的长度为11m,稍微大于实际的钻杆长度.仿真和实验的等效电路如图9所示,实验照片如图10所示,用矢量网络分析仪来测量单个钻杆信号传输模型的插损.图9实验和仿真的等效电路图10模拟随钻信号传输的实验照片为了说明实验中所用的同轴线和仿真中所用的矩形传输线有类似的性质,图11给出了它们的插损,两者基本符合,对实验和仿真的结果影响非常小,证明在实验中利用同轴线来代替矩形传输线是合理的.整个单元钻杆的仿真和实验的插损(包括由于失配引起的反射损耗,传输线插损,及耦合线圈的插入损耗)如图12所示.另外下面讨论的带宽是插损小于1.5dB 的频率范围.从图12可以看出,仿真和实验结果符合得很好,并且可以看出整个单元的钻杆信号传输有很大的物理带宽.从图12的实验结果得出,插损小于1.5dB 的频率范围是1.0到3.4MHz,最小的插损点在1.8MHz,插损是0.79dB;从图12的仿真结果得出,插损小于1.5dB 的频率范围是0.79到4.81MHz,最小的插损点在1.82MHz,插损是0.46dB.实验结果略差于仿真结果,可能是因为铁氧体的磁损[16],线圈和缝隙的距离控制的略微有区别导致的.从对整个钻杆的仿真和实验结果可以得出,在载波频率为2MHz 的情况下,能够很好地实现信号传输.图11矩形传输线仿真的插损和同轴线实验的插损图12整个单元钻杆信号传输的仿真和实验结果(仿真和实验的匹配电容都是2700pf)6结论本文利用数值模式匹配方法研究并建立了基于电缆-无线耦合随钻测井信号传输中的耦合结构的数值模拟算法.数值计算结果显示,影响线圈耦合系数的主要因素是铁氧体间的缝隙距离、铁氧体的横截面积以及线圈间的距离,这是因为这些因素都对磁耦合有较大影响.然后利用矩形传输线的性质进行分析,设计了适合在钻杆内镶嵌的50Ω矩形传输线.最后通过对耦合结构的分析,设计加工出了适合在钻杆上镶嵌的铁氧体,并且对整个单元的钻杆进行了仿真和实验分析,两者结果符合良好,并且证明了本文的设计方案能够很好地实现信号传输.[1]Niu L L2009World Well Logging Technology247(in Chinese)[牛林林2009国外测井技术247][2]Hall D R,Fox J,Daly J E2009U.S.Patent7528736B2[2009-05-05][3]Hall D R,Hall T,Pixton D S,Dahlgren S,Fox J,Sneddon C2005U.S.Patent6929493B2[2005-08-16][4]Hu H T,Xiao L Z,Wu X L2012Acta Phys.Sin.61149302(in Chi-nese)[胡海涛,肖立志,吴锡令2012物理学报61149302][5]Lu S L,Wu X L,Ren X G,Mei Y C,Shen J,Huang Z X2012ActaPhys.Sin.61194701(in Chinese)[鲁思龙,吴先良,任信钢,梅诣偲,沈晶,黄志祥2012物理学报61194701][6]Liu Q H,Chew W C1990IEEE Trans.Antennas Propagat.38498[7]Chew W C,Nie Z P,Liu Q H,Anderson B1991IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.29308[8]Nie Z P,Chew W C1992Acta Geophys.Sin.35479(in Chinese)[聂在平,W.C.Chew1992地球物理学报35479][9]Pan J,Nie Z P1994J.Electron.16388(in Chinese)[潘锦,聂在平1994电子科学学刊16388][10]Zheng H Q,Ge D B2000Acta Phys.Sin.491702(in Chinese)[郑宏兴,葛德彪2000物理学报491702][11]Lou J Q,Liu Y A,Li S L2009Sciencepaper Online460(in Chinese)[楼建全,刘元安,黎淑兰2009中国科技论文在线460][12]Zeng L R1982Acta Phys.Sin.31709(in Chinese)[曾令儒1982物理学报31709][13]Lin W G,Zhong X L1963Acta Phys.Sin.19249(in Chinese)[林为干,钟祥礼1963物理学报19249][14]Han Z D,Li X Y,Yang Z,Liu R P,Liu S D,Zhang Y2012Chin.Phys.B21118102[15]Kurs A,Karalis A,Moffatt R,Joannopoulos J D,Fisher P,Soljaˇa i´c M2007Science31783[16]Yang F,Wen Y M,Li P,Zheng M,Bian L X2007Acta Phys.Sin.563539(in Chinese)[杨帆,文玉梅,李平,郑敏,卞雷祥2007物理学报563539]Numerical modeling of the signal transmission by cables and electromagnetic couplingfor logging while drilling∗Zhu Ke-Bin†Nie Zai-Ping Sun Xiang-Yang(School of Electronic Engineering,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu610054,China)(Received12March2012;revised manuscript received19October2012)AbstractLack of efficiency in transmitting logging signals has long been one of the crucial problems for the development of logging while drilling.This study aims to address this issue by using the advanced scheme for logging while drilling signal transmission,proposed by Novatek TM.The main points of the study focus on electromagnetic coupling between two adjacent pipes and the signal transmission in coaxial cables imbedded in drilling pipes.According to the axial symmetry of the electromagnetic coupling structure,the numerical mode matching is used to establish the numerical model for it.Through simulation analysis which is based on the numerical modeling of the electromagnetic coupling structure,we analyze how various parameters of the structure influence the coupling,obtain some significant conclusions,and optimize the coupling structure.The conclusions can be used to guide optimization design of coupling structure between the drill-pipe for signal transmission in logging while drilling.In addition,the rectangular transmission line whose characteristic impedance is50Ωis designed for the cable imbedded in the drill pipe,and the attenuation is calculated.Finally, simulation and experiment are performed for one unit of the pipeline.The results are in agreement with each other,thereby showing the good transmission performance.Keywords:logging while drilling signal transmission,numerical mode matching,electromagnetic coupling,rect-angular transmission linePACS:02.60.Cb,93.85.Pq,93.85.Fg,41.20.Jb DOI:10.7498/aps.62.060202 *Project supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(Grant Nos.60931004,61231001),the FundamentalResearch Funds for the Central Universities of Ministry of Education of China(Grant No.ZYGX2010J024).†Corresponding author.E-mail:zhukebin1234@。
基于测井电缆传输的油井沉没压力测试技术
128沉没压力是油井生产运行、方案设计、工况分析诊断所需要的重要数据，传统的沉没压力测试方法是通过回声仪测试动液面[1]，由动液面计算得到沉没压力。
用回声仪测试动液面技术比较复杂，费时费力，难以实现在线自动测试，测试技术存在着很多不确定性[2]。
近年来开展了很多动液面或沉没压力测试技术研究，如用高压气体发声替代枪弹发声技术，基于次声波的动液面测试技术等，使沉没压力测试方法趋于在线自动化。
本文研究使用电子压力计测试沉没压力的方法，解决了向地面传输测试数据这一关键技术。
1 结构与工作原理1.1 结构使用测井电缆作为井下电子压力计的信号传输线，可以解决电子压力计向地面传输测试信号问题，同时可以通过测井电缆向电子压力计供电。
油井生产过程中，对沉没压力测试时间间隔要求不高，能做到每秒或更长时间发回一次测试数据就已经满足需要，测试信号传输数据量很少，可以采用在一对线芯回路上分时传输测试数据与供电方案，减少对测井电缆线芯数量的需求。
若以钢丝绕包铠装为负极电路，则仅用单芯测井电缆就可以实现信号传输和供电。
1.2 工作原理油井采油方式主要有抽油机井采油、电潜泵井采油、螺杆泵井采油和水力泵采油等，近年来发展的采油新技术有潜油直线电机采油和潜油螺杆泵采油等。
无论什么采油方式，其基本油井井身结构中都有油管。
给流体增压的抽油泵、多级离心泵、螺杆泵、水力活塞泵或射流泵连接在油管末端，油管依次下入井内直至设定的动液面以下。
沉没压力是泵吸入口压力，是动液面以下液柱压力和套压的和，综合反映了油井供液能力与泵排出能力的协调状态，对泵工作状态影响很大，是测试沉没压力的重要原因之一。
油田测井主要使用测井电缆传输信号和供电。
测井电缆由导电铜线芯、绝缘层、钢丝绕包铠装和外护套层组成。
钢丝绕包铠装既能够起到对线芯的保护作用，又起到增加抗拉强度的作用，能够承受测井仪器和其自身的负荷，测井仪器由测井电缆悬吊下入井下，测试完成后牵引上来。
基于测井电缆的油井沉没压力测试技术，选择使用测井电缆作为信号传输线，借鉴潜油电泵井电缆的施工技术，根据采油生产井的特点做了改进。
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四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（2）遥传应用的几种编码调制方式
正交频分复用（OFDM）
在传统的串行通讯系统中，符号是串行发送的，每个 数据符号的频谱允许占用所有的可利用带宽，这样的信号 极容易受到干扰而失真。并行系统的出现缓和了这些问题。 所谓并行系统是指同时发送多个低速串行数据流，数据流 之间经过编码、交织，具有一定的相关性。每一个数据流 仅占用可利用带宽的一小部分，系统由许多载波组成。它 的优点是能够把一个频率选择性衰落的影响分散到许多个 符号上，有效地使衰落或脉冲引起的突发错误随机化，这 样就不是几个相邻符号遭到完全破坏，而是许多个符号仅 仅有轻微失真，从而可以用前向纠错使其恢复。
测井电子信息技术就是测井技术、电子技术和信息技术的集合。信信号号
发
预
生
处
技
理
术
与
（
采
传
集
感
技
器
术
）
信
信
息
息
传
处
输
理
技
技
术
术
一、概述
2
1
综合化地面系统
4
处理解释软件
高
速
数 据
3 集成化常规下井仪器
传
输
短
节
成像和特种下井仪器
提纲
一
概述
二 测井专用传感器
三 信号预处理和采集 四 测井信息传输
五
其他电缆传输系统
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（2）遥传应用的几种编码调制方式
双相移键控(BPSK)调制
对电缆上传输的信号, 采用了BDPSK 数字调制技术, 即二相相对(差分) 相移键控调制技术(图2)。其特点是: 每一码元对应的载波相位变化不是以 固定相位作为参考, 而是以前一个码元对应的相位为参考。当传输数字信号 “1”时, 码元对应的载波相位相对于前一码元不变化; 为“0”时, 码元对 应的载波相位相对于前一码元产生180°相移。
另外这种体制由于各个子载波之间的独立性，还可根据各个子载 波的信躁比的情况完成各个子载波的单独编码调制方式。
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（2）遥传应用的几种编码调制方式
正交频分复用（OFDM）
采集指令 随 机 化
解 用户数据 随
机 化
星
RS 编
码
交 织
座 映 射
RS 译
码
解 交 织
解 映 射
信 道 均
衡
CP
D/A
IFFT
插
变
入
换
测
井
电
缆
同
CP 去
除
FFT
步 校 正
A/D 变
换
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（2）遥传应用的几种编码调制方式
正交频分复用（OFDM）
在电缆载波通信中应用OFDM 调制技术一个直接的好处在于接收端 无需使用单载波系统的均衡器。实际上, 电缆信道所具有的非线性特性, 使得在一个很宽的频带内均衡是复杂且昂贵的。OFDM 技术能够克服信道 非线性并减少了系统的复杂性。OFDM 系统可以将频率选择性衰落引起的 突发性误码分配到不相关的子信道,从而变成随机性错误, 使用前向纠错 可有效地恢复信息。OFDM系统还具有抗多径干扰、高频谱利用率、可调 的高速数据传输率、抗御脉冲干扰、可调整子载波调制方式以适应信道 等优点。使用信道编码技术的COFDM则进一步提高数字系统抗噪声性能, 是一种能较好适应频带受限信道的电缆通信调制技术。
CRC的本质是模-2除法的余数，采用的除数不同，CRC 的类型也就不一样。通常，CRC的除数用生成多项式来表 示。
四、测井信息传输 4. 遥传平台中使用的通讯技术
RS编译码
四、测井信息传输 4. 遥传平台中使用的通讯技术
RS编译码
EILog系统遥传平台采用的是（９０，７２）RS码
四、测井信息传输
EILog测井系统共有地面采集与解释、数据传输和井下参 数测量三个平台。其中数据传输平台主要负责地面系统和井下 仪器之间的数据交换工作。我们所研制的高速电缆传输平台， 在国内首次将COFDM技术用于测井传输领域并取得成功，传 输速率达到430kbps。
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
全双工传输方式。该方式中信号可以同时在两个方向上传输。全双工通信 系统的每一端都设有发送装置和接收装置，用于信号的发送和接收。全双工方式使 用的信道也是一种双向信道。
四、测井信息传输
2.电缆传输系统国内外现状
六十年代模拟量传输方式
八、九十年代
阿特拉斯公司：WTC3510
斯伦贝谢公司CTS
传 输
数
目前
据
增
阿特拉斯公司：WTS
斯伦贝谢公司：MAX500
加
哈里伯顿公司：LOG-IQ
中油测井：EILog
四、测井信息传输 2.电缆传输系统国内外现状
表1. 三家国外公司测井系统电缆传输平台对比
•国内目前中海油等公司也在OFDM技术基础上研制开发了自己的点来遥传 系统，最高速率达到1Mbps。
四、测井信息传输
（1）电缆传输方式
方式2：由于缆芯2、3和缆芯5、6相距 较远，相互间绝缘性能好，适于做电源 通道。这种接法对缆皮来说是对称的， 故可减少供电缆芯对其它缆芯的串音干 扰。
方式5：与方式2相似，只不过电缆是交 叉相连。方式5可与方式2相配合，做为 另一种向井下供电的方式。由于方式5 的频带较宽，故常用做信息传输通道。
四、测井信息传输 4. 遥传平台中使用的通讯技术
测井电缆是井下与地面之间的信息传输媒介, 采用的是普通七芯铠状电缆, 由7 股(沿周边顺时为1- 6, 居中为7 ) 金属导线外包绝缘材料绞合而成。电缆的最外 层为钢丝编织层, 俗称电缆铠装, 保证电缆有一定的机械强度。缆芯的直流电 阻约为30 欧姆/千米 , 分布电容约为0.1微法/千米 , 信号频率为MHz 时分布电 感约为2 微亨/千米。因此, 这种测井电缆的信号传输频带宽度仅约为100 Hz100 kHz。
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（2）遥传应用的几种编码调制方式
四相移键控(QPSK)调制
QPSK有四种相移0°、90°、180°和270°，分别代表两位信息00、 10、11和01。与BPSK相比较，QPSK的传输速率可增大一倍。
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
四、测井信息传输 3. 电缆遥传系统概述
四、测井信息传输
3. 电缆遥传系统概述
OFDM（正交频分复用）传输体制由于频带利用率高，同 时由于引入循环前缀，使信号的抗多径效应和抗信道的群时延 的能力得到大大的增强，因而也得到越来越多的人们的认同。 而COFDM则是在OFDM的基础上增加了高性能的信道编码， 进一步提高了传输的可靠性。
通信系统是指完成通信这一过程的全部设备和传输媒介
消息
信号
信号
消息
信源
发送设备
信道
接收设备
信宿
噪声源
四、测井信息传输
1、通信基本知识
通信系统从不同角度可以有不同的分类方法，主要包括以下几种：
按照业务类型的不同，可分为语言通信和非语言通信。 按照传输方式，通信系统可分为基带传输系统和频带传输系统。 按照信号类型不同，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。 按照信道类型不同，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统。
3. 电缆遥传系统概述
目前国内外测井电缆大都局限于铠装电缆，信号在电缆上的传 输属长线传输。受分布电容、分布电阻等参数的影响，电缆可用带 宽很窄，长期以来一直是影响测井进度、导致大量测井信息得不到 充分利用的瓶颈。此外，电缆的传输特性具有非线性，非线性信道 对不同形式的信号所产生的影响也不尽相同，很难给出几个固定参 数来精确计算信号传输特性。图1为不同长度7芯铠装Camesa测井电 缆的传输特性，由图1可知，电缆的幅度响应随频率的增加而下降， 即电缆对信号的衰减随信号频率的增加而增加。7芯铠装测井电缆 的测试结果表明，频率大于200 kHz的信号经7600 m长的测井电缆 传输后的幅度大幅衰减，同时信号严重失真。
(2) 遥传应用的几种编码调制方式
正交振幅调制(QAM) :是一种在两个正交载波上进行幅度调制得调制方式
a1a2b1b2 (0011) (0010) (0001) (0000) (0111) (0110) (0101) (0100)
(1011) (1010) (1001) (1000) (1111) (1110) (1101) (1100)
成像测井及其配套技术
测井装备及测井采集技术类
随钻测井技术 油藏动态监测技术
测井技术包括： 三大类 九个技术群
测井资料处理及解释类
常规电缆测井技术及装备 测井方法和处理解释及软件 复杂地层测井评价及相关技术
油藏动态监测资料解释
射孔技术类
新型射孔器材及应用 射孔工艺及相关技术
一、概述
电子信息技术是一个覆盖面很宽的定义，基本内容包括：电子技术基 础（模电、数电）、计算机技术（尤其微处理器技术）、通信技术、传感 器技术、数据采集技术、数字信号处理技术等等 。
六 正在开展的研究
二、测井专用传感器
传感器是将非电量转换为与之有确定对应关系的电量输出的器件或装置。 从能量的角度出发，可将传感器划分为两种类型： 一类是能量控制型传感器(也称有源传感器)