测井电缆信号传输
测井电缆设备介绍
测井电缆一、测井电缆的功能测井探测的是井下的各种物理参数，电缆所起的就是输送和信道的作用。
它具有以下三种功能：（1）输送下井仪器和工具，并承受其拉力。
（2）为井下仪器供电并传送各种控制信号。
（3）将井下仪器输出的测量信号传输至地面系统。
电缆要实现以上功能，必须具备以下性能特点：（1）具有大于被测井深的长度，通常要求仪器到达井底后，绞车滚筒上应剩有一层半的电缆，以保证测井施工的安全。
（2）必须具有较强的抗拉强度。
（3）必须具有较好的韧性，以便能盘绕在绞车滚筒上。
（4）必须有导电性、绝缘性、抗干扰性能好的多股缆芯，并能满足传送不同频率信号的要求。
（5）缆芯的绝缘材料必须具有耐高温性能。
（6）必须具备井下耐高压和在滚筒里层抗挤压的良好性能。
二、测井电缆的分类测井电缆按缆芯数量可分为单芯、三芯、四芯、六芯、七芯等，按直径大小可分为φ12.7mm、φ118mm、φ8mm和φ5.6mm等，按耐温性能可分为90℃、180℃和250℃等。
目前勘探测井多采用七芯电缆，生产测井多采用单芯电缆。
尽管国内外各家电缆型号不尽相同，但大同小异，现以进口凯美莎电缆（型号746RX）为例说明其电缆型号的意义。
第一个数字代表缆芯数目。
第二个字母代表钢丝铠装情况：E：表示内层9根，外层15 根钢丝；F：表示内层11根，外层15 根钢丝；G：表示内层10根，外层16 根钢丝；H：表示内层18根，外层18根钢丝；J：表示内层24根，外层24根钢丝；K：表示内层15根，外层15根钢丝；L：表示内层12根，外层12 根钢丝；M：表示内层15根，外层12根钢丝；N：表示内层12根，外层18 根钢丝；P：表示内层18根，外层24根钢丝；Q：表示内层14根，外层20根钢丝；R：表示内层17根，外层23根钢丝；S：表示内层19根，外层20根钢丝；X：其他结构。
第三个和第四个数字表示电缆直径（以百分之一英寸为单位）。
第五个字母表示缆芯的导电材料和股数：R———7 股裸铜丝；S——7 股镀锡铜丝；T——6 股裸铜丝；U——6 股镀锡铜丝；V——编织镀锡铜丝；W——编织镀锡铜丝;X——其他结构。
测井电缆信号传输技术⒈
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。
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
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。
随钻测井数据传输技术应用现状及展望
随钻测井数据传输技术应用现状及展望一、本文概述随钻测井（Logging-While-Drilling, LWD）技术作为现代石油勘探领域的重要技术之一，对于提高钻井效率和油气藏评价准确性起到了关键作用。
在随钻测井过程中，数据传输技术的应用更是关乎到实时数据采集、处理与解释的准确性和时效性。
本文旨在探讨随钻测井数据传输技术的现状，包括其发展历程、主要技术特点、应用领域以及存在的问题。
本文还将对随钻测井数据传输技术的未来发展进行展望，分析可能的技术革新和行业趋势，以期为该领域的研究与实践提供有益的参考。
二、随钻测井数据传输技术现状随钻测井数据传输技术作为现代石油勘探领域的关键技术之一，其发展现状直接反映了石油工业的科技进步水平。
目前，随钻测井数据传输技术主要依赖于有线和无线两种传输方式。
有线传输技术方面，主要依赖于电缆或光纤等物理介质，将测井数据实时传输至地面。
这种传输方式具有传输速度快、稳定性高等优点，但受限于物理介质的长度和强度，对于超深井或复杂地质环境的应用存在一定的挑战。
有线传输方式还需要考虑钻杆旋转和井眼环境对数据传输的影响。
无线传输技术则以其灵活性和便捷性成为近年来的研究热点。
无线传输技术主要包括声波传输、电磁波传输以及泥浆脉冲传输等。
声波传输利用井筒中的声波作为载体，通过声波信号的调制和解调实现数据传输。
电磁波传输则利用电磁波在井筒中的传播特性进行数据传输，但其受限于井筒环境和电磁波衰减的问题。
泥浆脉冲传输则是一种通过改变泥浆流量或压力来产生脉冲信号，进而实现数据传输的方式。
这种方式虽然传输速度较慢，但适应性强，能在复杂地质环境中稳定工作。
总体来看，随钻测井数据传输技术在有线和无线传输方面均取得了一定的进展，但仍面临着传输速度、稳定性、适应性和成本等多方面的挑战。
随着石油勘探的深入和地质环境的日益复杂，对随钻测井数据传输技术的要求也越来越高。
未来随钻测井数据传输技术的发展将更加注重技术的创新和融合，以提高数据传输的效率和稳定性，适应更复杂的地质环境和勘探需求。
时域均衡器在测井电缆传输系统中的应用
ｓ ｏ ｓ ａ ｎ ｅ ａｌ（ ｓ ａｌ ｒ ａ ｅ ｈ ｎ ｔ ｅＯＦＤＭ ｙ ｏ ｙ ｌ ｒ ｆ ｎ ｔ ） ｐ ｎ ｅｈ ｓａ ｌ ｇ ｒｔ ｉ ｕ ｕ ｌ ｇ ｅ ｔｒｔ ａ ｈ ｏ ｙ ｓ ｍｂ ｌｃ ｃｉ ｐ ｅ ｉ ｌ ｇ ｈ ，ｗ ｈｃ ｉ ｃ ｘ ｅ ｉｈ ｗ ｌ ｌ ｌａ ｏ ｓ ｖ ｒ ｎ ｅ ｕ — ｈ ｎ ｅ ｎ ｅ ｆ ｒｎ ｅ（ Ｃ ），ｔ ｕ ｆｅ ｔｎ ｈ ｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ａ ｅｏ ＤＭ ｅ ｄ ｔ ｅ ｅ ｅｉｔ ｒｓ ｂ ｃ ａ ｎ ｌ ｔｒｅ ｅ ｃ Ｉ Ｉ ｉ ｈ ｓａｆ ｃｉｇ ｔ ｅｔａ ｓ ｓ ｉｎ ｒ ｔ ｆＯＦ
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１
其 中
ｊ［ ］ 一 昌
Ｒ 为 Ｕ 的相 关矩 阵 。对式 （） 式 （ ） ５和 ６ 的求解 可 以 采用 Ｌ ｇａｇａ 件极 值求 解 ， 到 ａ ｒｎ ｉ ｎ条 得
Ｒ ￣ｖ一一 ２ｔ
次训练得到均衡器 系数 ， 随后 的数据传输 过程 中 在
就不需 要 再进 行训 练 了 ， 只 需 要 实 时进 行 １个 简 而
单 的 Ｆ Ｒ滤波 。 Ｉ
令 一 一 可 以得 到
水平井测井传输测井原理简介
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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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缺点： 不能用常规直径测井仪器，只能用
• 在钻杆下放测井仪器保护套 • 钻具下到一定的深度后，带电缆的 将小直径的测井仪下入仪器从钻具内下 放到保护套中。 • 接上旁通后用钻具带动保护套中的 仪器在井筒中滑行，完成测井任务。
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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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测井阶段：
测井阶段是钻具推动仪器在井下运 动，完成测井资料采集的阶段，这是测 井采集的核心阶段。
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收尾阶段：
收尾阶段是作业完成后的一些后继
工作阶段，包括卸旁通、起电缆、用钻 具上提仪器等工作。此阶段如果大意也 会酿成恶性事故。
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保护套式传输测井工艺简介 （胜利油田测井公司专利）
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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盲下阶段： 盲下阶段是在传输测井对接以前、
钻杆下送仪器以前的阶段，这个阶段测 井仪器与地面系统没有建立任何联系， 无法监测到井下仪器的情况，仪器的命 运完全在于井筒条件和钻井操作。这一 阶段的事故主要是钻具内掉落物和仪器 遇阻损伤。
单芯电缆测井数传系统的研究与实现
单芯电缆测井数传系统的研究与实现刘洋;孙云涛【摘要】在分析单芯电缆传输特性的基础上,结合生产测井的实际情况,设计了基于正交频分复用技术的高速单芯测井数据传输系统,提高了频带利用率,是生产测井使用单芯电缆较为理想的数据传输方式.本系统在7000米的Camesa防硫化氢单芯电缆上可实现115kbps以上的传输率,经过实验室环境下两小时、175摄氏度高温试验.为日后的实际井场测试奠定了坚实的基础.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2012(000)021【总页数】2页(P58-59)【关键词】测井;单芯电缆;数据传输;OFDM【作者】刘洋;孙云涛【作者单位】沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110159;沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110159【正文语种】中文0 引言随着测井技术的发展，井下仪器采集的信息更加丰富，需要上传的数据量越来越大，这就需要提高单芯电缆的传输速率以满足实际测井需要[3]。
当今生产测井系统做得最好的Sondex公司其上传速率在防硫化氢型单芯电缆为100kbps。
在国内，上传速率在防硫化氢型单芯电缆中不超过50kbps，总体性能低，限制了新仪器的发展。
当前生产测井中主要依靠单芯电缆实现地面系统和井下仪器的数据传输，随着信号频率的增加，信道的衰减急剧增加，单芯电缆的频带有限，必须要采用一种先进的调制解调技术以提高频带利用率，提高传输性能，同时又要有较强的抗干扰能力。
为彻底解决生产测井中传输的瓶颈问题，本文将正交频分复用技术与单芯电缆的特性相结合，设计一种基于此项技术的高速单芯电缆测井数传系统。
1 高速数据传输系统单芯电缆的信道可以看成是1kHz至69kHz的带通信道，为适应单芯电缆可用频带资源少的特点，设计的系统频谱分配如图1所示，子信道间隔2.15625kHz，子信道数目为32，有效符号长度463.8us，循环前缀长度为231.9us。
其中上行信道（井下到地面）使用24个子信道，即T8至T31，T10作为导频信道，不传信息。
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。
简述测井信号流程及检查仪器注意事项
简述测井信号流程及检查仪器注意事项测井信号流程1、3700系统深度信号张力信号磁性记号信号自然电位信号伽玛信号中子信号密度信号井经信号声波信号双侧向信号微侧向信号感应信号PCM信号固井质量检测信号工程测井信号2、5700系统深度信号张力信号磁性记号信号自然电位信号伽玛信号中子信号密度信号井经信号声波信号双侧向信号微侧向信号感应信号固井质量检测信号工程测井信号成像仪器信号核磁共振信号WTS仪器的信号的传输3、生产测井系统深度信号张力信号ATLAS 仪器（8200系列）SONDEX 仪器4、测压取样HP信号SG信号TEMP信号GR信号PUMP信号CAP信号COND信号检查仪器注意事项1、FIT检查短节仪器测井仪器2、仪器马达供电交流马达直流马达3、仪器的挂接及测试盒的使用深度信号：3700：编码轮-----→→3039→→3752/3764→→3782 5700：编码轮→→INTERFACE→→5750→→5712张力信号：3700张力计→→3047→→3765→→3752→→37825700张力计→→INTEFACE →→5750→→5712磁性记号：磁记号线圈电阻大约为120欧姆3700磁性线圈→→30185700磁性线圈→→3018磁性线圈→→INTEFACE→→5750→→5712自然电位信号:目前自然电位的来源有两个：马笼头的SP电极，感应仪器上的SP电极。
1229图1239图3700侧向系列马笼头SP电极→→马笼头8号芯→→8号芯贯穿仪器串→→1229EA TOP 8号芯经仪器内部继电器，经过电感转到1229EA TOP 7号芯→→7号芯贯穿仪器串→→马笼头7号芯→→地面3765相对参考大地→→3752处理→→3782感应仪器SP电极经电感到1503/1507 EA TOP 7号芯→→7号芯贯穿仪器串→→马笼头7号芯→→地面3765相对参考大地→→3752处理→→37825700侧向系列：马笼头SP电极→→马笼头8号芯→→8号芯贯穿仪器串→→1229EA TOP 8号芯经仪器内部继电器，经过电感转到1229EA TOP 7号芯（1239EA TOP8号芯经仪器内部开关SW2经过电感转到1239EA TOP 7号芯→→3516 BOT 7号芯→→3516 TOP 14号芯→→14号芯贯穿仪器串→→3514 BOT 14号芯参考10号芯（电缆外皮）→→3514内SP处理电路→→3514 MODE2信号SPDH→→地面5756→→5750感应仪器SP电极经电感到1503/1507 EA TOP 7号芯→→3516 BOT 7号芯→→3516 TOP 14号芯→→14号芯贯穿仪器串→→3514 BOT 14号芯参考10号芯（电缆外皮）→→3514内SP处理电路→→3514 MODE2信号SPDH→→地面5756→→5750感应仪器SP电极经电感到1515EA 14号芯→→14号芯贯穿仪器串→→3514 BOT 14号芯参考10号芯（电缆外皮）→→3514内SP处理电路→→3514 MODE2信号SPDH→→地面5756→→5750放射性仪器信号：GR ZDL CDL CN SL放射性仪器的信号采集，处理基本上异曲同工，都包含探头部分，高压电源部分，低压电源，前置放大，门槛调解，分频，信号驱动。
基于OFDM的测井数据传输电路论文
基于OFDM的测井数据传输电路论文基于OFDM的测井数据传输电路论文随着油田测井仪器的发展，大量井下仪器的数据需要实时地传送到地面仪器中。
本文通过正交频分复用技术，充分利用单芯电缆的频带宽度，提高了电力载波上的通信速率。
本文对单芯同轴测井电缆进行了理论分析及仿真，对正交频分复用的基本原理进行了介绍。
在此基础上，设计了一种基于OFDM技术的测井数据传输电路。
电路主要由耦合电路、滤波电路、模拟前端电路、调制解调电路、接口电路组成。
试验表明，通过该电路的调制与解调，测井电缆可以在电力传输的同时，提供高速、可靠的通信。
测井是油气田勘探开发过程中取得地质信息、检测井壁破损情况的重要手段之一[1]。
一个完整的测井系统包括采集、传输、分析、储存等功能，主要由井下仪器、数据传输、地面仪器、辅助设备等四部分组成。
随着测井技术的飞速发展，大量的井下仪器需要将数据实时传送到地面仪器中[2]。
在井下传输数据时，缆线成本和机械强度限制了多芯电缆的应用，所以生产测井中多使用单芯电缆。
单芯电缆在提供井下仪器供电的同时，还需要实现井下仪器与地面设备的数据传输与命令控制。
测井电缆信道环境恶劣，因此测井电缆传输数据可用的频带范围比较窄。
为了传输大量测井信息，充分利用电缆的频带宽度，提高信息的传输速率，采用正交频分复用技术(OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing)来解决这些问题。
一、测井电缆信道分析及仿真要设计合理的通信电路，首先要研究信道的频率和幅值特性，分析出适合单芯电缆的频率及带宽，确保接收信号与发送信号在频率和相位上保持同步。
单芯同轴电缆由中心绞合线、塑料绝缘体、网状导电层和电线外皮构成，同轴电缆的优点是可以在相对长而且无中继器的线路上支持高速通信。
根据电磁波理论，当电缆的轴向长度大于或相当于电磁波波长时，传输线应按具有分布参数特性进行处理[3]。
根据中长距离测井电缆一般在3km的长度计算min=c/λmin=3×108/3000=100kHz当载波频率大于等于100kHz时，则单芯电缆可以按具有分布参数的.双绞线来建模[4]。
基于ADSL的高速电缆测井传输系统
・开发设计・基于ADS L 的高速电缆测井传输系统邢亚敏1 胡启月2 党瑞荣1 刘升虎1(1.陕西省光电传感及测井重点实验室 陕西西安) (2.中国石油测井公司技术中心 陕西西安)摘 要:电缆遥测传输是测井系统传输数据的主要方式。
针对测井电缆传输速率低、带宽窄等瓶颈问题,提出应用ADS L 宽带网络接入的离散多音频调制(DMT )技术进行电缆传输的调制和解调,从理论上对此技术进行了详细分析,并通过计算机仿真试验,证明该方法对于提高电缆的频带利用率是可行的。
关键词:ADS L ;DMT ;电缆遥测系统;数据传输;频带利用率中图法分类号:T N911 文献标识码:B 文章编号:100429134(2007)05200102040 引 言高速电缆遥测传输系统用在测井系统之中,其数据传输速率远高于以往的遥传仪器。
它使用当今通信领域中比较成熟、先进的编解码调制解调技术和均衡技术来实现高速率传输。
本文根据测井电缆线路衰减的特性,利用ADS L 宽带接入的DMT 技术和回波抵消技术,并通过不对称传输,使上、下行信道分开来降低衰减、串音、码间干扰,提高了现有电缆的频带利用率,从而较理想地解决了信号高速传送问题。
1 测井电缆特性在一个测井系统中,地面系统与井下仪器间的数据传递主要通过电缆来实现。
通常,我们所使用的测井电缆长度一般为5000m ～7000m 。
它对信号的衰减随信号频率的增加而增加,且在信号频率超过100kHz 时,信号衰减严重,难以检测。
井温升高时,信号衰减程度加重。
因此,通常测井电缆传输信号的频率使用范围在100kHz 以下,这就给提高信息的传输速率带来很大困难,用基带传输已不能满足电缆高速率的传输要求。
要想提高传输速率,就要选择高效率的调制解调技术,对电缆传输特性进行补偿,以满足高速数据传输系统的要求。
光纤传输系统是今后提高数据传输速率的必然方向[1],但是光纤本身的机械性能差[2],井下传输要求电缆具有耐高温、耐高压、承重能力强、反复卷绕等性能,而且复合光缆制造成本较高,其实用性受到了限制,故在今后的几年内,井下传输仍将继续使用电缆传输回路。
随钻测井的数据传输
２００９年１２月总第１７４期国外测井技术ＷＯＲＬＤＷＥＩ．ＬＩＤＣＣＩＮＣＴＥＣＨＮＯＬＯＣＹＤｅｃ．２００９Ｔｏｔａｌ１７４随钻测井的数据传输牛绺绺（中油测井长庆事业部陕西西安７１０２０１）摘要：数据传输是随钻测井的重要组成部分，是随钻测并发展的瓶颈。
本文对泥浆脉冲传输、电磁传输、声波传输和光纤传输分别进行介绍。
并对随钻测井的数据传输的发展提出一点看法。
关键词：随钻测井；数据传输；泥浆脉冲传输；电磁传输；声波传输；光纤传输０引言在国外随钻测井从１９世纪３０年代就开始研究，之后产生了一些随钻测井仪器，但是由于不能实时进行数据传输，因此很大程度上阻碍了随钻测井的发展。
直到１９世纪６０年代，利用泥浆脉冲传输系统才成功的完成了随钻测井。
到了今天，泥浆脉冲传输技术已经很成熟了，但是，其传输速率慢，最快传输速率也在５０ｂｉｔ／ｓ以下。
不能满足大量数据的传输，因此，国外几家大的测井公司又发展起了电磁传输、声波传输。
而光纤传输还处于研究和试验阶段。
１随钻测井数据传输的发展在２０世纪３０年代，Ｄａｌｌａｓ地球物理公司的Ｊ．Ｃ．Ｋａｒａｈｅｒ等研究人员利用测量电极和钻杆绝缘的办法来测量井底电极附近的电阻率，虽然测量到了一条电阻率曲线，但是其很难保证数据的传输，而且严重影响着钻井的速度。
２０世纪５０年代，人们研究利用电磁波传播技术来进行随钻测井，其结果是电磁波的能量衰减快，只有在很短的距离内传输，不能满足当时测井数据传输的要求。
５０年代末，Ａｐｒ发明了正泥浆脉冲遥传系统，Ａｐｒ和Ｌａｎｅｗａｌｌｓ公司共同开发和改进了该系统，于６０年代初利用正泥浆脉冲遥传进行了几口井的自然伽马和电阻率测井。
２０世纪６０年代后期，Ｔｅｌｅｃｏ公司成立，开发出了泥浆脉冲遥传系统，并在测井中得到了证明，这种数据传输系统能满足当时随钻测井的需要。
泥浆脉冲遥传系统的应用，极大的推动了随钻测井技术的发展。
２泥浆脉冲遥传技术目前广泛使用的是钻井液压力脉冲传输，这是目前随钻测井仪器普遍采用的数据传输方法，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。
[工作]井下仪器简介
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仪器简介目录一、信号传输方式 (1)1、编码传输方式 (1)2、脉冲传输方式 (4)二、仪器工作原理及刻度方法 (5)1、CCL磁定位仪 (5)2、自然伽马仪 (6)3、流体密度仪 (7)4、压力仪 (7)5、温度仪 (8)6、持水率仪 (9)7、流量计 (9)三、其它仪器工作原理 (14)1、X-Y井径仪 (14)2、四十臂井径仪 (14)3、四十独立臂井径仪 (15)仪器简介由于我们主要的测井项目是两个剖面测井，因此主要介绍这两个剖面测井所用的仪器。
也就是七个参数的仪器。
分三个部分介绍：信号传输方式、仪器原理和刻度。
一、信号传输方式我们所用的基本上有两种传输方式：编码传输方式和脉冲传输方式。
1、编码传输方式编码传输方式是通过遥传短节（WTC）分时传送到电缆至地面仪，编码形式为曼彻斯特码，一次可以测量多种参数。
WTC实际上是一个双微处理器系统。
六参数中的每一个仪器内部都有一个与之进行通讯的A1板。
在这块板上设置有该仪器的地址。
WTC中微处理器D2主要负责与井下仪器的A1板的相互通讯。
此处理器在程序的支持下依次对各个仪器进行寻址，经内部总线传送到各仪器的A1板，A1板中经解调电路解调成不归零码。
A1板中的微处理器D3在程序支持下，确认所接收到的地址与其设定的地址是否相同，如果不同则仪器没有任何动作；如果相同，就会将该仪器测得的数据发送到内部总线上。
WTC接到此数据，经微处理器处理后将同步、仪器地址、数据、齐偶校验等信号以曼彻斯特码的形式发送到电缆上，地面系统根据这些信号可以检测出每一种仪器的数据。
WTC每寻址一支仪器需要4ms，一帧寻址10支仪器，所用时间为40ms。
所以，每支仪器40ms才被寻址一次，每秒有25帧数据产生。
这样，每个仪器的地址和数据被不断地送到地面设备中，地面系统将这些信息处理后，即可得到每个仪器的测量参数。
一般来说，仪器要求总线工作电压为33—35V。
现在的编码传输普遍采用单片机技术，通过对测井信号进行数据采集、编码、解码等智能化处理，将多参数组合测井仪测试的数据通过单心电缆一帧帧的时分传送到地面。
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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。
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 号 发 生 技 术 （ 传 感 器 ） 信 号 预 处 理 与 采 集 技 术
信 息 传 输 技 术
信 息 处 理 技 术
一、概述
2 1
综合化地面系统
4
处理解释软件
高 速 数 据 传 输 短 节
3 集成化常规下井仪器
成像和特种下井仪器
提纲
测井电缆信号传输技术
提纲
一 概述
二
三
测井专用传感器
信号预处理和采集 四 测井信息传输
五
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。
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
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。 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。
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
一 概述
二
三
测井专用传感器
信号预处理和采集 四 测井信息传输
五
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。
CP 去 除
FFT
同 步 校 正
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。
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； 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。
y
b1
x
a1 a 2
0 1 0 1
＋3 0 ＋1 0 －1 1 －3 1
－3 1 1
－1 1 0
＋1 0 1
＋3 0 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。
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 信源 发送设备
信号 信道
信号 接收设备
消息 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。
四、测井信息传输
4. 遥传平台中使用的通讯技术
（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 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
目前 阿特拉斯公司：WTS 斯伦贝谢公司：MAX500
传 输 数 据 增 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
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 RS 编 码 交 织 星 座 映 射 CP 插 入 D/A 变 换 测 井 电 缆 A/D 变 换
IFFT
用户数据
解 随 机 化
RS 译 码
解 交 织
解 映 射
信 道 均 衡
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。 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。
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
a1a2 b1b2 (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
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。 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。
成像测井及其配套技术 随钻测井技术 测井装备及测井采集技术类 油藏动态监测技术 常规电缆测井技术及装备 测井技术包括： 三大类 九个技术群 测井方法和处理解释及软件 测井资料处理及解释类
复杂地层测井评价及相关技术