测井电缆信号传输技术⒈

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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
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
(3)其他几种概念 循环冗余校验码CRC RS编译码 扰码和解扰 同步 :位同步和帧同步
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
循环冗余校验码CRC CRC校验码的基本思想是利用线性编码理论,在发送
端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一 个校验用的监督码(既CRC码)r位,并附在信息后边,构 成一个新的二进制码序列数共(k+ r)位,最后发送出去。 在接收端,则根据信息码和CRC码之间所遵循的规则进行 检验,以确定传送中是否出错。
(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。
测井电缆信号传输技术
中国石油集团测井有限公司
2011年10月
提纲

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

其他电缆传输系统
六 正在开展的研究
一、概述 测井电子信息技术
测井技术
电子技术
信息技术
一、概述
测井技术是识别地层构造与发现油气层的关键,是油气勘探开发 的重要环节。它是通过不同物理方法(如感应、侧向、声波、中子等) 获取地层物理特性信息方法。


阿特拉斯公司:WTS
斯伦贝谢公司:MAX500

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
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。
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
解 映 射
信 道 均

CP
D/A
IFFT









CP 去

FFT
步 校 正
A/D 变

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。
4. 遥传平台中使用的通讯技术
扰码和解扰 主要目的如下: ①便于提取比特定时信息。因为当数字基带信号出现较长
的连“0”(或连“1”)序列时,接收端不能顺利地提取 比特定时信息。将数字信息序列作”随机化“处理(扰 码)后,就能限制连“0”(或连“1”)码长度,从而有 利于提取比特定时信息; ②使信号频谱扩散。因为当数字基带信号是周期不长的周 期信号时,其频谱集中,并含有相当大的线谱,从而易 于造成对其他系统的干扰。经扰乱后,数字基带信号具 有伪随机性质,其频谱将分散,上述干扰程度就会降低。
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。
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
信号在信道中传输方式,包括单工传输、半双工传输和全双工传输
单工传输方式。这种传输方式中信号只能在一个方向传输,任何时候都不能 进行相反方向的传输,因此只占用一个信道;
半双工传输方式。信号可以在两个方向上传输,但不能同时传输,它们必须 交替进行。一段时间内只能允许向一个方向传输,这种方式使用的信道是一种双向 信道;
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)
能量控制型传感器是指传感器将被测量的变化转换成电参数(如电阻、电容)的变化, 传感器需外加激励电源,才可将电参数的变化转换成电压、电流的变化。如铂电阻温度 传感器,铂电阻阻值随被测温度的变化而变化,需外加电桥电路,才可将阻值的变化转 换成电压的变化。
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

目前
(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)
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。
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。

































一、概述
2
1
综合化地面系统
4
处理解释软件


数 据
3 集成化常规下井仪器




成像和特种下井仪器
提纲

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
Βιβλιοθήκη Baidu

其他电缆传输系统
一类是能量转换型传感器(也称无源传感器)
可直接将被测量的变化转换成电压、电流的变化,不需外加激励电源,如热电偶、 光电池、压电传感器等。
提纲

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

其他电缆传输系统
六 正在开展的研究
四、测井信息传输
1、通信基本知识
通信就是由一地向另一地传递消息。消息是通信过程中传输的具体对象 。信 号则是消息的表现形式,是消息的承载者,与消息一一对应。
x a1 a2 +3 0 0 +1 0 1 -1 1 0 -3 1 1
-3 -1 +1 +3 y
1
1
0
0 b1
1
0
1
0 b2
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。
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

RS 编

交 织
座 映 射
RS 译

解 交 织
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。
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) OFDM 就是一种并行传输系统,。它的基本原理就是把所传输的
高速数据流分解成若干个子比特流,每个子比特流具有较低的传输率,并 且用这些低速数据流调制若干个子载波。通过选择合适的频率间隔, 子 载波相互保持正交。由于在各个低速率子信道同时传输数据,宽带传输 系统可以转换成许多窄带系统,从而每个信道具有平坦的衰落,不需要进 行频域均衡。为了取得较高的频谱效率,子信道的频率响应允许部分重 叠,接收端能够根据特定的正交性约束来区分各个子载波。每个子载波 可使用不同的调制方式,如BPSK、QPSK和M2QAM 等。OFDM 调制 方式在输电线上传输载波信号,具有传输速度高、抗多径干扰、频谱利 用率高、误码率低的特点。
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 。
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