[发明专利]井下与地面的数据传输系统与方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别涉及井下与地面的数据传输系统与方法。

背景技术

随着随钻测井、导向技术的发展，随钻测井方法不断丰富，如声波测井，方位密度中子测井、实时电阻率图像、多探测深度的成像测井、近钻头地质导向测井、旋转导向测井等。多样化的随钻测井、导向技术如果能够合并同时使用，将为钻井工作人员进行实时决策提供丰富的井下信息，控制最有利的井眼轨迹，实现预期钻井目的。然而，同时使用多个井下测量工具并非易事，多个测控设备将大大增加信息传输的难度，不仅数据量过多容易出现传输数据拥堵，而且不同制造商的产品原理和结构不同无法通用，更无法实现高速数据传输，亟需高速通用的井下信息传输技术有效解决这类问题。

传统的井下信息传输常采用总线型结构，即井下前端传感器负责数据采集，由井下数据处理节点使用总线进行读取实现简单控制功能。这种方式下的井下前端传感器基本上没有处理信息的功能，所有数据都需要送至总线上的处理节点后，才能够进行进一步运算、分析判断等，这样不仅降低了网络通信速率，而且造成总线传输效率的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供井下与地面的数据传输系统与方法，用于提升井下信息传输的效率。

本发明提供了一种井下与地面的数据传输系统，包括：

地面服务器，用于控制所有井下信息服务器与井下客户端之间的通信机制，实现多点对多点数据通信网络；

井下信息服务器，用于接收所述地面服务器的控制信息以及由至少一个井下客户端传输来的信息；

井下客户端，通过通用接口接入到不同用途的井下测量设备，分布于不同深度井段，进行地质信息采集及处理，并上传到井下信息服务器。

本发明还提供了一种井下信息服务器与地面服务器之间的数据传输方法，包括：

a、地面服务器确定各井下信息服务器和井下客户端的网络地址，建立通信网络；

b、井下信息服务器从地面服务器获取传输令牌，处理井下客户端发送的信息；

c、井下信息服务器完成路由选择，将数据或控制指令发送至与自身连接的下一个井下信息服务器；

d、处理传输过程中的网络拥塞，对传输的数据进行纠错处理；

e、接收数据或控制指令的井下信息服务器判断令牌是否超时，如果是，则向发送数据或控制信息的井下信息服务器或地面服务器发送节点错误报告，执行步骤b；否则执行下一步；

f、接收数据的井下信息服务器根据地址信息判断数据或控制信息是否到达目标，如果是，则执行下一步；否则执行步骤c；

g、发送数据或控制信息的井下信息服务器或地面服务器将令牌释放，查询地面服务器发出的网络指令，接收与自身相关的指令；

h、井下信息服务器接收地面服务器发出的与自身有关的数据或查询信息，处理网络拥塞，并对接收到的数据做纠错处理；

i、井下信息服务器判断是否需要向地面服务器发送信息，如果是，则执行步骤b；否则执行步骤g。

本发明还提供了一种井下信息服务器与井下客户端之间的数据传输方法，包括：

a、判断井下信息服务器工作是否正常，如果是，则执行下一步；否则检查排除井下服务器问题；

b、井下信息服务器发出验证信息，轮询井下客户端的工作情况；

c、井下客户端顺序回复确认信息；

d、井下信息服务器根据确认信息判断是否有新的井下客户端，如果是，执行步骤b；否则执行下一步；

e、井下信息服务器向地面服务器发出通信请求；

f、井下客户端开始工作，并向距离最近的井下信息服务器发送数据；

g、井下客户端判断是否有新数据，如果有，则请求与井下信息服务器建立通信，并执行步骤e；否则井下信息服务器接收井下客户端的数据，等待地面服务器的指令。

本发明提供的基于C/S模式的井下信息服务器与地面服务器数据传输系统与方法，不仅可实现普通链路层和物理层通信，还可进而实现传输层与网络层的数据通信控制。在常规钻进工作情况下，可解决井下多个客户端与井下信息服务器及地面服务器之间多点对多点数据传输问题，克服了传统总线方式传输速率低、控制方式简单、误码率高等不足，提高了整个系统数据传输速率及实时性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于C/S模式的井下与地面数据传输系统的结构图；

图2为本发明实施例中基于图1所示系统的网络传输示意图；

图3为本发明实施例中井下信息服务器与地面服务器之间的数据传输流程图；