[发明专利]基于以同轴电缆作为发送介质的信号衰减实时表征的井下智能通讯系统

说明书

本发明包括基于信号衰减的表征的实时井下智能通信，所述信号衰减的表征是以同轴电缆作为通信介质以及由井下作业环境而产生的发送器和接收器的电子元件的频率响应的变化引起。本发明涉及一种用于使用同轴电缆的双向通信系统的衰减响实时表征的方法，包括：产生发送和接收频段中双向通信系统的衰减响应的实时表征用的测试音；测量接收到的信号；评估噪音以及通信信号比；与参照响应进行比较；调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比。本发明还涉及一种以同轴电缆作为连接设备的通信用自适应双向发送/接收系统，其由一通过双向通信系统的衰减响应的实时特征自动调整工作频段的发送器构成。本发明还涉及用于优化发送和接收频带的可调滤波耦合装置，以及一个可测量发送和接收衰减响应并确定工作频率和调制技术的控制模块。本发明还涉及一种可在数据接收中自动调节工作频段和调制技术的智能接收器。

技术领域和背景技术

石油储备的热力学和地质物理学参数的井下测量是越来越深入且热门的，其在石油储备中是进行适当提炼的一个重要因素。这些参数的测量是使用经特殊设计以承受在不利环境中应用的使用工具来执行的。由这些工具提供的一些重要的参数是温度、压力、流速和震动等。这些参数的记录用于表征储量，因为这些工具都直接与地层接触。

油井的深度逐渐加深，如今在有些情况下其超过7000米。因此，在这些深度处，可存在高温高压的环境。温度可以超过200℃而压力可以超过20,000psi。可以认为高温是高于150℃而高压是高于10 000psi。

石油储量的表征的测量和记录带动了具有专业的电子设备和创新的通信系统的测量工具的设计和实施。通信系统的挑战，包括噪声干扰，电缆衰减和无源电子元件的热漂移等，在这些恶劣环境中会导致获得很差的信噪比(SNR)。

实践的状态是由使用线缆连接进行通信和电力发送的技术集成的。各种通信技术已被说明，例如：

专利US 4107644描述了一种井下测量信息的数字传输系统和方法；通过线缆传输的数字信号在基带上(没有调制)通过同步系统的相位编码执行。然而，这里介绍的智能通信系统没有用于以同轴电缆作为连接介质的双向通信系统的衰减响应的实时表征、调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比、以及与参照衰减响应进行比较的电子电路或方法。

专利US 4355310描述了一个用于井下数据采集的通信系统系统，其使用通用互联和寻址的双向通信，基于寻址识别设备发出的控制指示。

然而，不同于本申请的智能通信系统，该专利没有公开用于以同轴电缆作为连接介质的双向通信系统的衰减响应的实时表征、调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比、以及与参照衰减响应进行比较的电子电路或方法。

专利US 4415895描述数据发送传输系统，其通过PCM脉冲编码调制进行双向发送-接收。然而，该专利并未考虑到用于以同轴电缆作为连接介质的双向通信系统的衰减响应的实时表征、调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比、以及与参照衰减响应进行比较的电子电路或方法。

专利US 5838727描述了一个在通信道上发送和接收数字数据的设备和方法。它包含用于发送和接收调幅和QAM调相相结合的方法和设备。然而，该专利并未考虑用于以同轴电缆作为连接介质的双向通信系统的衰减响应的实时表征、调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比、以及与参照衰减响应进行比较的电子电路或方法。

专利US 2010/0052940以大于400kHz频率的切换电力线通信，并以低频率发送通信信号，使切换电力发送不干扰通信。然而，不同于本申请的智能通信系统，该专利没有公开用于以同轴电缆作为连接介质的双向通信系统的衰减响应的实时表征、调整发送和接收频率以保持通信具有最大信噪比、以及与参照衰减响应进行比较的电子电路或方法。