[发明专利]适用于多种类型电缆的高速测井遥传通讯方法

说明书

本发明主要属于测井电缆高速遥传领域，具体涉及适用于石油行业的多种类型电缆的高速通讯方法。方法利用时分正交频分复用技术，具体步骤为：对信道进行同步训练使地面仪器和井下仪器建立一致的采样时钟和帧同步；随后进行混合训练：先发送M帧第一数据训练帧序列，随后发送K帧第二数据训练帧序列；地面仪器和井下仪器按照M帧第一数据和K帧的第二数据的结构，经过P次的重复，实现地面仪器和井下仪器信息的交换；地面和井下获取到相应信道的配置信息后，配置相对应的发送和接收OFDM调制和解调参数，从而转入正常传输模式。该方法在正交频分复用技术的基础上利用时分复用技术实现在单通道上的全双工通讯，使用于单芯电缆或者多芯电缆。

技术领域

本发明主要属于测井电缆高速遥传领域，具体涉及适用于石油行业的多种类型电缆的高速通讯方法。

背景技术

石油测井业务主要包括裸眼井测井和套管井测井，井下仪器与地面系统的通讯现阶段普遍采用有线传输的方式，即将连接仪器的电缆作为通讯信道，完成井下仪器数据的上传和地面命令的下发。测井电缆根据缆芯数量的不同，主要分为七芯电缆，三芯电缆和单芯电缆。根据不同的测井业务和挂接仪器，使用不同缆芯数的电缆。

随着测井技术的发展，不管是裸眼井还是套管井，现在都面临一个问题急需解决，即井下仪器的数据量越来越大，遥传通讯的低速率已经严重制约了测井仪器的发展。如何提高测井电缆通讯的传输率是目前研究的热点。

在生产井测井业务中，由于测井仪器上传的数据量较少，供电采用直流供电，主要使用单芯和三芯电缆等作为测井电缆，其通讯方式普遍采用的是基带传输的曼侧斯特编码和AMI编码方式，传输速率基本在几十kbps左右。但使用的单芯或者三芯电缆受制于缆芯数量的稀少，上行和下行只能使用同一个物理信道，使用基带传输的方式实现半双工通讯。即一问一答的方式完成地面命令的下发和井下数据的上传。在同一时刻，半双工模式要求发送信道和接收信道或者频域正交或者时域正交。这不仅造成数据传输速率至少降低50％，而且浪费了宝贵的通信资源，降低了现场测井作业的效率。

为了实现高速的全双工通讯，目前普遍使用正交频分复用技术(OFDM)作为信道调制方式，使用不同的缆芯组合模式作为上行和下行信道。测井中使用的离散多音频调制使用缆芯方式主要有两种：1、采用频分+物理信道分开的技术在测井遥传中实现全双工通讯。在七芯铠装电缆中使用模式5(2、3、5、6芯)作为上行信道(井下数据上传到地面系统)，频带占用25KHz至276KHz，使用模式7(7、10芯)作为下行信道(地面系统下发命令到井下仪器)，频带占用4KHz至20KHz，中间空出5Khz作为缓冲带。这样上下行信道物理分开，而且在电缆七根缆芯缠绕的方式也保证了其互相不影响，从而避免了上下行信号在七芯铠装缆芯中的互绕。2、使用模式5作为上下行通道，即发送和接收占用同一信道，信号要进行频分复用实现全双工通讯，这种方式如果应用于测井电缆遥传通讯中，需要使用回波抵消技术加入频分滤波器和回波抵消器，在近端抵消发送的大功率回拨信号。第一种方式实现起来较简单，只需在独立的物理信道上实现离散多音频调制即可，但这种方式增加独立的信道，不可能在单芯或者三芯电缆上实现使用，且占用缆芯数量较多，以七芯铠装电缆为例，模式5需要4根缆芯，模式7需要两根。第二种方式缆芯使用较少，但实现起来较复杂，其中的回波抵消技术在测井业务中还没有可实用的成果。因此，很难在实际测井中利用正交频分复用技术实现全双工通讯。目前实际业务中，如遇到这种问题，普遍采用拆分仪器串，多次下井的方式，这样就不能实现一次下井取得全部数据的成果。从而增加了业务的时间和资金投入。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种适用于多种类型电缆的高速测井遥传通讯方法，在单芯和多芯电缆上均可实现全双工通讯。该方法在正交频分复用技术的基础上利用时分复用技术实现在单通道上的全双工通讯，使用于单芯电缆或者多芯电缆。

本发明是通过以下技术方案实现的：