CN102479424A - 多通道基于tc-pam或tc-qam调制技术的测井遥传系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测井遥传系统，由地面通信模块(1)和井下通信块(2)组成，用于井下仪器和地面系统之间的数据传输。每个通信模块提供一个或多个TC-PAM或TC-QAM调制解调器，分别利用单芯测井电缆或七芯测井电缆的一对到多对不同缆芯传输数据。每对缆芯均为全双工、对称或不对称速率的传输方式。系统可以通过幻象供电方式向井下仪器提供所需电源。本发明的有益效果是：通过上述设计，满足对上下行传输速率均有高性能要求的应用；使用多对线传输，获得更高的传输速率；TC-PAM或TC-QAM调制方式占用较窄的信道频带，从而提高系统抗干扰能力。

Description

多通道基于TC-PAM或TC-QAM调制技术的测井遥传系统

技术领域

本发明属于石油测井领域，特别涉及一种实现井下仪器与地面系统之间电缆数据传输的遥传系统。

背景技术

测井过程中，遥传系统负责将井下仪器采集的数据通过测井电缆传送到地面系统。随着阵列测井、成像测井、组合测井等新方法应用，测井仪器需要传输的数据量越来越大，这就要求遥传系统在保证稳定性和安全性的同时，应具有更高的传输速率。

目前，行业内应用较普遍的技术如下：

国际上的测井系统，有的采用QAM调制技术，上行传输速率为496kbps；有的采用曼彻斯特编码技术，上行传输速率为237kbps；还有的采用ADSL技术，上行传输速率为800kbps。

国内的测井系统，有的采用COFDM调制方式，上行传输速率为430kbps；也有的采用OFDM调制方式，上行传输速率为900kbps。

本发明区别于以上各技术，采用TC-PAM或TC-QAM调制方式，实现上下行传输速率对称或不对称的遥传系统。

发明内容

本发明将TC-PAM或TC-QAM调制解调技术应用于多通道数据传输。地面TC-PAM或TC-QAM调制解调器和井下TC-PAM或TC-QAM调制解调器使用单芯测井电缆或七芯测井电缆的一对缆芯，即可实现全双工、对称或不对称速率的数据传输。本发明由地面通信模块和井下通信模块组成，每个通信模块提供一个或多个TC-PAM或TC-QAM调制解调器。当提供一个TC-PAM或TC-QAM调制解调器时，利用单芯测井电缆或者七芯测井电缆的一对缆芯亦或七芯测井电缆的一根缆芯加外皮传输数据；当提供两个TC-PAM或TC-QAM调制解调器时，分别利用七芯测井电缆的两对不同缆芯或者七芯测井电缆的3根缆芯加外皮传输数据，使总的传输速率在一对缆芯传输的基础上最高提升一倍；当提供多个TC-PAM或TC-QAM调制解调器时，分别利用七芯测井电缆的多对不同缆芯或者多根缆芯加外皮传输数据，使总的传输速率在一对缆芯传输的基础上最高提升多倍；

本发明具有以下技术特征：

1、上下行均使用TC-PAM或TC-QAM调制技术；

2、上下行速率可以相同也可以不同，在7000m电缆上总传输速率可以超过1Mbps，具体速率取决于电缆特性；

3、系统最高可以实现11Mbps传输速率；

4、所用电缆为单芯测井电缆或七芯测井电缆，使用单芯测井电缆或七芯测井电缆的一对缆芯，亦或七芯测井电缆的一根缆芯加外皮的方式进行一路通信；使用七芯测井电缆的多对缆芯或者多根缆芯加外皮的方式进行两路或多路通信。

5、具有线路自动适应，或速率自动适应功能；

6、可通过幻象供电方式向井下仪器提供所需电源。

附图说明

图1遥传系统示意图；

图2TC-PAM调制解调器示意图；

图3调制解调流程框图；

图4七芯电缆缆芯组合方式示意图；

图5缆芯分配方案A示意图；

图6缆芯分配方案B示意图；

图7单芯电缆方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步介绍。

图1是遥传系统的示意图。系统由地面通信模块(1)和井下通信模块(2)组成。测井仪器(4)采集到的数据，通过井下总线传送给井下控制板(6)，根据通信协议，这些数据可通过其中一组TC-PAM或TC-QAM调制解调器(8)(7)或者另一组TC-PAM或TC-QAM调制解调器(10)(9)传送到地面通信模块，再经由地面控制板(5)发到地面系统(3)中。地面系统控制命令下传至井下仪器的流程，与上述过程互逆。除完成井下仪器与地面系统之间的数据通信外，遥传系统同时向井下传送仪器所需电源。

本发明使用的任意两路数据传输通道，其传输速率既可以相同，也可以不同。

如图2所示，TC-PAM或TC-QAM调制解调器分为四部分：数字信号处理器(11)，以下简称DSP；模拟前端(12)，以下简称AFE；线路驱动器(13)和方式变压器(14)。DSP通过其固件程序实现TC-PAM或TC-QAM编解码算法，AFE负责完成D\A、A\D、信号滤波、增益控制等功能，线路驱动为已调制信号能无失真地在电缆上传输提供输出功率，方式变压器用于电缆阻抗匹配、信号变换及幻象供电。

具体调制解调过程参见图3，这里以井下TC-PAM或TC-QAM调制解调器为例进行说明：井下原始数据通过经过加扰(22)等处理后，在格栅编码器(23)中对比特数据进行网格编码，然后对数据作脉冲幅度调制或正交幅度调制的符号映射(24)，最后经发送滤波器(25)滤除带外噪声后，一方面送到数字回波抵消器(31)中，另一方面送到AFE中进行数模变换(32)，转化为对应电平的模拟信号，再发送给线路驱动器(34)。以上为数据的调制过程，解调过程如下：来自电缆的调制信号先通过硬件回波抵消电路，消除一定串扰，然后进行模数转换(33)，并送入DSP中再一次做数字回波抵消处理。处理后的数据首先经过前馈均衡器(30)和判决反馈均衡器(29)，对接收的畸变信号进行频域补偿，然后送入格栅译码器(28)恢复出信息比特，最后通过解扰器(27)解扰抽取后，得到原始数据信息。

本发明使用单芯测井电缆或七芯测井电缆作为传输媒介，包括国产电缆、进口电缆及其它用于测井的不同规格的单芯测井电缆或七芯测井电缆。

测井电缆一般长达数千米，受分布电容、分布电感等影响，其传输特性具有非线性的特点，且使用不同缆芯组合方式时，传输特性也不相同。本发明通过信道训练，调整前馈均衡器(30)和判决反馈均衡器(29)参数，自动适应不同电缆或相同电缆的不同缆芯组合方式。如图4，遥传系统在使用七芯电缆时，常见的缆芯组合方式被定义为：方式1、方式2、方式3、方式4、方式5、方式6、方式7。本发明可以使用所有方式的组合方式，但不限于以上组合方式，即也可以使用七芯电缆中任意一对到多对缆芯或一根到多根缆芯加外皮的传输方式。

图5为本发明的一种缆芯分配方案A示意图。T1、T2、T5、T6是电源变压器，T3、T4、T7、T8是遥传系统通信变压器。T1、T2接缆芯4、6用于传输井下仪器工作电源。T5、T6接缆芯1、6用于传输辅助电源。T3、T4接电缆的一对缆芯2、5，实现一路上下行、全双工数据传输。T7、T8接成方式7，实现另一路全双工数据传输。

图6为本发明的另一种缆芯分配方案B示意图。T3、T4、T5、T6是电源变压器，T1、T2、T7、T8是遥传系统通信变压器。T3、T4用电缆传输模式2传输辅助电源。T5、T6接缆芯1、4用于传输井下仪器工作电源。T1、T2接成方式5，实现一路上下行、全双工数据传输。T7、T8接成方式7，实现另一路全双工数据传输。

图7为本发明使用单芯测井电缆的方案示意图。T1、T2、是遥传系统通信变压器，实现一路上下行、全双工数据传输。

Claims (8)

1.一种测井遥传系统，其特征在于：地面通信模块(1)和井下通信模块(2)各具有至少一个调制解调器；每个调制解调器均发送、接收采用TC-PAM或TC-QAM方式调制后的信号。

2.如权利要求1中所说的系统，其特征在于：地面通信模块中的任意一个调制解调器与井下通信模块中的任意一个调制解调器构成一个数据传输通道。

3.如权利要求2中所说的系统，其特征在于：每个数据通道可以采用相同的传输速率，也可以采用不同的传输速率。

4.如权利要求1中所说的系统，其特征在于：信号采用由G.shdsl标准或其衍生标准所得到的通信协议来传递。通信协议用来实现通道的初始化、通道训练、通道分析、同步和数据交换处理。

5.如权利要求1中所说的系统，其特征在于：信号通过七芯或单芯测井电缆传递数据和命令。

6.如权利要求5中所说的系统，其特征在于：七芯测井电缆的缆芯常用组合方式：方式1、方式2、方式3、方式4、方式5、方式6、方式7，均可以用于全双工数据传输。

7.如权利要求5中所说的系统，其特征在于：七芯测井电缆中任意一对缆芯或一根缆芯加外皮的组合方式，亦或单芯测井电缆可以用于一路全双工数据传输。

8.如权利要求5中所说的系统，其特征在于：七芯测井电缆中任意两对到多对缆芯或三根缆芯加外皮到多根缆芯加外皮的组合方式，可以用于两路或多路全双工数据传输。

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