CN102094635A - 一种测井数据传输系统及其传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测井数据传输系统，包括地面部分和井下部分，地面部分包括依次连接的测井主机、嵌入式单元和CO调制解调单元，井下部分包括CPE调制解调单元以及多个井下仪；其中，所述多个井下仪中的一个与所述CPE调制解调单元之间，以及每两个相邻的所述井下仪之间均通过10Mbit双绞线连接；所述CO调制解调单元与所述CPE调制解调单元之间通过测井电缆连接；其中，每一所述井下仪包括：以太网交换器，具有一个MII接口和两个PHY接口；以及与所述以太网交换器依次连接的以太网接口单元、采集单元和探头。本发明采用全以太网结构，可使测井数据的传输速率提高至800Kb/S，且耐温150℃，满足自然伽玛仪的码率传输需求。

Description

一种测井数据传输系统及其传输方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种高速测井数据传输系统及其传输方法。

背景技术

传统的测井系统通常包括井下部分和地面部分，设置于井下的多个测井仪用于采集地层的各种参数和信号，并通过测井电缆传送给地面计算机系统，由地面计算机系统对这些信号进行存储、分析、计算、打印、显示等处理，同时也给其他的井下仪器发送指令或数据以控制其完成相应工作。因此，井下仪器和地面设备之间必须设置传输设备以实现数据传输。国内外已经关于测井数据的传输做了大量的研究，早期通常通过调频、调幅等模拟调制方式完成少量的数据传输；九十年代初期出现了基于遥测技术的传输系统，已可满足数据量较小的成像测仪器的传输需要。

随着现代测井技术的发展，井下仪器的测量内容越发丰富，现有测井系统的传输码率已无法满足其要求。例如，自然伽玛测井(natural gamma-ray logging)是一种沿井身测量岩层的天然伽马射线强度的方法。岩石一般都含有不同数量的放射性元素，并且不断地放出射线。例如，在火成岩中，愈近酸性，放射性强度愈大；在沉积岩中含泥质愈多，其放射性愈强。利用这些规律，根据自然伽马测井结果就有可能划分出钻孔的地质剖面、确定砂泥岩剖面中砂岩泥质含量和定性地判断岩层的渗透性。自然伽马测井的一个直接用途是用来找出放射性矿产(铀、钍等)，以及具有放射性的其他矿产，如钾盐。自然伽玛测井仪就是利用上述自然伽玛测井方法来测量地层自然放射性物质所产生的伽玛射线的仪器。自然伽玛测井仪所采集的大数据量的数字信号需要高速上传至地面计算机系统，由后者完成计算、处理及显示，并简单划分地层层位。目前，国内测井界还没有能满足自然伽玛仪码率传输需求的高速率、耐高温的遥测传输设备。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何克服现有的测井系统中大数据量的数字信号无法高速上传的缺陷。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种测井数据传输系统，包括地面部分和井下部分，其中，

所述地面部分包括依次连接的测井主机、嵌入式单元和中心局CO调制解调单元；

所述井下部分包括用户终端设备CPE调制解调单元以及多个井下仪；

其中，所述多个井下仪中的一个与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间，以及每两个相邻的所述井下仪之间均通过双绞线连接；

所述中心局CO调制解调单元与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间通过测井电缆连接。

进一步地，所述井下仪包括：

以太网交换器以及与所述以太网交换器依次连接的以太网接口单元、采集单元和探头。

其中，所述以太网交换器包括一个介质无关MII接口和两个端口物理层PHY接口。

其中，所述以太网接口单元通过所述介质无关MII接口与所述以太网交换器连接，且包括具有以太网接口的微处理器及其嵌入式操作系统。

其中，所述采集单元通过串行外围接口SPI总线或并行数据接口与所述以太网接口单元连接。

其中，所述多个井下仪中的一个通过其一个端口物理层PHY接口与所述用户终端设备CPE调制解调单元连接；且每两个相邻的井下仪通过各自的PHY接口连接。

其中，所述以太网接口单元具有一个独立的IP地址以供所述测井主机和/或其他远程主机直接访问。

其中，所述探头为自然伽玛探头。

本发明的技术方案还提供了一种上述测井数据传输系统的数据传输方法，包括：所述多个井下仪中的一个与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间，以及每两个相邻的所述井下仪之间均通过以太网实现数据交换。

(三)有益效果

根据本发明的测井数据传输系统通过对井下仪的设置实现了全以太网(ethernet)结构，即，不仅是地面各设备之间，甚至是井下仪器之间也采用以太网联接。通过这种新型的网络传输技术及其实现装置，可使测井数据的传输速率大幅提高至800Kb/S，且耐温150℃，满足自然伽玛仪的码率传输需求。

附图说明

图1是根据本发明的测井数据传输系统的结构框图；

图2是根据本发明的测井数据传输系统中井下仪的结构框图。

具体实施方式

本发明提出的测井数据传输系统，结合附图和实施例说明如下。

以太网技术是当今发展最快的技术之一，其具有良好的开放性、互联性和高速度等优点。在交换式以太网中，交换机根据收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发向交换机的哪个端口，由于端口间的帧传输彼此屏蔽，节点不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突，由此保证数据传输的可靠性；同时由于接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽，而不是各个节点共享带宽，因此还能提升带宽。双绞线电缆10 Base T以太网(10M速率交换式全双工以太网)是应用最为广泛的以太网技术，具有低成本和高可靠性等优势，且传输速率可达10Mbps。

如图1所示，本发明的测井数据传输系统的一个实施例包括地上部分和井下部分。井下部分包括CPE(Customer Premises Equipment，用户终端设备)调制解调单元和与其连接的多个用于采集地层的各种参数和信号的井下仪(每一井下仪由图1中的一组以太网交换器、以太网接口单元、采集单元和探头构成)；每两个相邻的井下仪之间通过10Mbit双绞线连接，由此通过10Base-T网络实现测井数据和/或测井指令的交互传输，且其中一个井下仪与该CPE调制解调单元之间也通过10Mbit双绞线相互连接，由此可通过10Base-T网络实现单个井下仪的测井数据或多个井下仪的汇总数据的上、下行传输。地上部分包括依次连接的测井主机、嵌入式单元和CO(Central Office，中心局)调制解调单元；该嵌入式单元(例如PC104模块)对由井下仪处接收到的、经过调制解调单元处理后的测井数据进行分析和处理，并将结果通过数字、图表等形式显示于测井主机以供操作人员查看，操作人员也可通过该测井主机输入相关的指令以控制相应的井下仪工作。该地上OC调制解调单元和井下CPE调制解调单元之间通过测井电缆连接，以实现地上部分与井下部分之间的上、下行数据传输。

具体实施过程中，该测井电缆优选为7000m测井电缆；该OC调制解调单元和CPE调制解调单元均属于本领域成熟技术，在此不再赘述，可根据测井的实际要求进行专门设计，使其能够利用电缆的缆芯和铠皮进行数据传输，结合7000m测井电缆可实现双向(即上行、下行)数据传输率都大于1Mbit/S，完全满足测井数据的实时传输和实时控制的要求；该测井主机和嵌入式单元可以选用任何能实现上述功能的现有设备，在此不作限定。

本实施例的多个井下仪之间通过交互式以太网实现数据传输，如图1中所示出的，每一井下仪包括依次连接的以太网交换器、以太网接口单元、采集单元以及探头。下面将结合附图2对本发明的传输系统中的井下仪的设置进行详细描述。

优选地，以太网交换器采用大规模芯片，可以设置有三个端口，其中两个端口为PHY(Port Physical Layer，端口物理层)接口，分别用于通过10Mbit双绞线连接相邻的上、下井下仪的以太网交换器；另一个端口为MII(Media Independent Interface，介质无关)接口，与其所属的井下仪的以太网接口单元相连接，用于传输该井下仪的数据。

优选地，以太网接口单元由带以太网接口的MCU(Micro ControlUnit，微处理器)及其嵌入式操作系统组成，用于接收以太网数据并与采集单元进行数据交换，将采集单元的数据打包成以太网数据帧向地面传输；其中，以太网接口单元与采集单元间可采用SPI(SerialPeripheral Interface，串行外围接口)总线或并行数据接口进行数据交换。

优选地，每个以太网接口单元具有一个独立的ip地址，井上主机甚至远程主机均可通过网络访问该井下仪以直接获取其数据或向其直接发送指令。

优选地，采集单元可以包括模数转换器，以将探头检测到的模拟信号转换为数字信号并传输。

根据井下仪的上述设置，本实施例的测井数据传输系统能够实现大数据量的数字信号的上下行传输，因此，该井下仪的探头可以为自然伽玛探头，用于检测地层伽玛脉冲信号，并上传至地面部分的嵌入式单元进行分析处理，生成地层信息显示于测井主机。自然伽玛技术为成熟技术，在此不再赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种测井数据传输系统，包括地面部分和井下部分，其特征在于，

所述地面部分包括依次连接的测井主机、嵌入式单元和中心局CO调制解调单元；

所述井下部分包括用户终端设备CPE调制解调单元以及多个井下仪；

其中，所述多个井下仪中的一个与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间，以及每两个相邻的所述井下仪之间均通过双绞线连接；

所述中心局CO调制解调单元与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间通过测井电缆连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述井下仪包括：

以太网交换器以及与所述以太网交换器依次连接的以太网接口单元、采集单元和探头。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述以太网交换器包括一个介质无关MII接口和两个端口物理层PHY接口。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述以太网接口单元通过所述介质无关MII接口与所述以太网交换器连接，且包括具有以太网接口的微处理器及其嵌入式操作系统。

5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述采集单元通过串行外围接口SPI总线或并行数据接口与所述以太网接口单元连接。

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多个井下仪中的一个通过其一个端口物理层PHY接口与所述用户终端设备CPE调制解调单元连接；且每两个相邻的井下仪通过各自的端口物理层PHY接口连接。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述以太网接口单元具有一个独立的IP地址以供所述测井主机和/或其他远程主机直接访问。

8.如权利要求2-7中任意一项所述的系统，其特征在于，所述探头为自然伽玛探头。

9.一种如权利要求1-7中任意一项所述的测井数据传输系统的数据传输方法，其特征在于，所述多个井下仪中的一个与所述用户终端设备CPE调制解调单元之间，以及每两个相邻的所述井下仪之间均通过以太网实现数据交换。

Images