[发明专利]一种用于井下测井仪器的数据总线、系统及数据传输方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种数据总线、系统、数据传输方法，具体说，涉及一种用于石油测井的井下测井仪器间的数据交互方式。

背景技术

井下测井仪器数据总线实现井下测井仪器与井下遥传仪器之间数据通信。在测井过程中，井下测井仪器的采集数据需通过数据总线送至遥传仪器并通过遥传仪器传输至地面主控(以下简称上行)，同时地面主控也最终通过数据总线将各种控制命令传至相应的井下测井仪器(以下简称下行)。因此，井下测井仪器数据总线一般要求双向数据传输，但根据测井特点，上行传输速率的要求远高于下行速率。

在目前已有的井下仪器总线方案中，由于较早的遥传仪器传输速率本身就不高，因此对应的井下测井仪器数据总线速率都不高。低速的井下测井仪器数据总线成为整个数据传输通道的速率瓶颈，制约着大数据量的测井仪器如成像测井仪器的使用。

在新的高速遥传系统中，井下测井仪器数据总线一般采用基于10-Base2的以太网总线，其速率达到10Mbps，并且该总线具有软硬件技术成熟、完善的通讯协议、开发周期短等优点，可完全满足现有以及未来更高速率的测井遥传仪器的要求。但是，该总线在实际应用中也存在几个问题：

1、以太网主要是应用在民用产品中，市面上与以太网相关的芯片温度等级都是商业级或工业级，通过芯片高温筛选及采用保温瓶等技术，井下仪器最高工作温度也仅能工作在180℃以下，更高的温度无法长时间工作(连续工作至少2小时以上)，可靠性得不到保证。若这些芯片专门定制则会大大增加每支仪器的成本及开发周期。因此基于以太网总线的测井仪器不适合高温井，限制了测井仪器的使用范围。

2、由于测井的井下空间狭小，仪器与仪器之间接口定义是固定的，因此均是采用基于总线拓扑结构的10Base-2总线，无法使用星型拓扑结构的10Base-T，但基于10Base-2总线的以太网收发器需提供一个独立的-9V电源，增加测井仪器额外负担。

3、10Base-2传输媒介采用直径为0.2英寸，阻抗为50欧的细同轴电缆。这种细同轴由于较粗，每支仪器的上下接头的连接不易处理。一种方法需在每只仪器的接头处通过特殊的机械设计来完成连接，但这种方法增加了每只测井仪器的机械加工难度，为测井作业增加了安全隐患。另一种方法是用双绞线代替细同轴电缆，可以解决机械加工难度的问题，但是在实际工程应用中，容易受到电磁辐射大的测井仪器的干扰。实际使用时表明有时这些干扰会造成数据传输大量出错，从而以太网总线上的大量数据需重传，严重影响总线的传输效率。因此使用双绞线时在挂接电磁辐射大的测井仪器时需做特殊的抗干扰处理，增加了仪器设计和调试的难度。

4、使用以太网总线技术，为保证测井数据的可靠传输，每支测井仪器一般采用TCP方式进行数据传输，这样可大大降低整个系统传输的误码率。但是采用TCP方式需要确认信号，确认信号是通过遥传仪器的下行通道传输，而测井用的遥传系统都是一个典型的非对称传输传输，下行速率远远低于上行速率，过低的下行速率会造成井下仪器等待确认信号时间过长，从而会降低系统的传输效率，特别是在遥传仪器出现较多误码时。

当前所使用的井下测井仪器总线方案要么总的传输速率达不到新一代的测井传输速率要求，要么速率达到要求，但是耐温性能达不到要求，无法适应更高温如200℃的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种井下测井仪器的数据总线，包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC。

一种井下测井仪器的数据传输系统，包括井下测井仪器和数据总线，所述井下测井仪器包括大数据量井下测井仪器和小数据量井下测井仪器，

所述数据总线包括2对双绞线，每对双绞线传输一对差分信号，其中，第一对双绞线构成低速数据传输通道LSC；第二对双绞线构成高速数据传输通道HSC；

所述低速数据传输通道LSC为双向数据传输通道，挂接所有井下测井仪器，用于传输小数据量井下测井仪器上传的数据及传输发往所有井下测井仪器的命令；

所述高速数据传输通道HSC为单向数据传输通道，挂接所述大数据量井下测井仪器，用于传输大数据量井下测井仪器上传的数据；

所述大数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率大于或等于50kbps的测井仪器。

所述小数据量井下测井仪器为上传的数据平均传输速率小于50kpbs的测井仪器。

可选地，所述井下测井仪器还包括井下遥传仪器；