CN104790942A - 一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪 - Google Patents

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    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/14—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling using acoustic waves

Abstract

本发明公开了一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，井下仪通过电缆垂直悬吊于井中，电缆通过滑轮经深度仪与测井绞车相连接，测井绞车及深度仪连接井上工作站。利用电力线载波技术，把需要传送的数据通过超声发射电源线传送到地面，将电力线载波技术应用于超声测井仪的数据传输，在不增加电缆芯线数目的情况下，解决数据传输问题，为测井仪功能的扩展提供了便利条件。

Description

一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪
技术领域
本发明属于超声测井技术领域，涉及一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪。
背景技术
采用超声波测量技术的测井仪能够有效的测量钻井工程中的井筒形状。随着测井技术的发展和对测井精确度要求的提高，需要获取更多的测井信息和井下仪的自身状态信息，如多向井径、井下仪定向、井下温度、压力等，井下仪需要向井上工作站传输更多的数据。
目前，通过电缆，测井仪井上井下不但传送着诸如同步脉冲、测距超声波等的信号，而且还传输着电能，超声测井仪井下仪上的超声收发电路的电源就是从井上通过电缆传送到井下。随着测井仪性能和功能的提高，所需要检测的参数变多，超声探头的数量也在增加，井下仪需要将更多的信号、数据通过电缆传送到地面。增加电缆芯线数目可传输更多的信号，但这种方法一方面增加测井仪成本及重量，另一方面能不能买到还受制于市场。若保持原有电缆芯线数目不变的话，解决测井仪多信号多数据传输的方案有两种，一种是把所有需要传送的数据变成模拟信号，与所有需要传输的模拟信号分时串接组合在一起进行传输；另一种是把所有需要传输的模拟信号经过采样变为数据，与所有需要传输的数据一起打包上传。这两种方案都将增加系统复杂性，延长系统的工作周期，降低测井速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，在不增加电缆芯线数目的情况下，解决了多信号多数据传输问题。
本发明所采用的技术方案是：一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，井下仪通过电缆垂直悬吊于井中，电缆通过滑轮经深度仪与测井绞车相连接，测井绞车及深度仪连接井上工作站。
优选的，井下仪呈圆筒状。
优选的，井上工作站连接打印机。
优选的，井下仪内设置有依次连接的井下仪主控电路、井下仪超声收发电路、井下仪滤波电路、井下仪转换电路，井下仪电源分别与井下仪超声收发电路、井下仪主控电路、井下仪滤波电路、井下仪转换电路连接。
优选的，超声测井仪的载波通信电路分为井上部分和井下部分，井上部分由阻波电路、耦合电路，载波收发模块、井上载波主控模块组成；井下部分由阻波电路、耦合电路，载波收发模块、井下载波主控模块组成；超声发射电源通过超声发射电源线路与井上部分的阻波电路连接后再与井下部分的阻波电路连接，最后连接至井下仪超声收发电路上；井上部分的阻波电路的下端依次连接井上部分的耦合电路、载波收发模块、井上载波主控模块与井上工作站；井下部分的阻波电路下端依次连接井下部分的耦合电路、载波收发模块、井下载波主控模块与井下仪主控电路。
优选的，载波收发模块采用基于RISE3501的单相载波通信模块。
优选的，井上载波主控模块通过RS232或485或USB接口与井上工作站通信。
优选的，阻波电路由电感和电容并联组成。
优选的，耦合电路采用变压器耦合方式，变压器变比为1：1，其一边与衰减电容串联后接超声发射电源线路，另一边并联一个双向稳压管后接载波收发模块。
优选的，超声发射电源包括调压器、整流桥和电源滤波电路，电源滤波电路与超声发射电源线路连接。
本发明的有益效果是：本发明提供一种不改变原测井仪模式而解决数据传输的方法，利用电力线载波技术，把需要传送的数据通过超声发射电源线传送到地面，将电力线载波技术应用于超声测井仪的数据传输，在不增加电缆芯线数目的情况下，解决数据传输问题，为测井仪功能的扩展提供了便利条件。
附图说明
图1是超声测井仪系统连接结构示意图。
图2是超声测井仪的载波通信电路结构图。
图3是阻波电路的结构图。
图4是耦合电路的结构图。
图5是超声发射电源及其线路示意图。
图6是井下仪内部电路结构示意图。
如图，1、井下仪，2、电缆，3、滑轮，4、深度仪，5、测井绞车，6、井上工作站，7、打印机，8、超声发射电源，9、阻波电路，10、耦合电路，11、载波收发模块，12、井上载波主控模块，13、超声发射电源线路，14、井下仪超声收发电路，15、井下仪主控电路，16、调压器，17、整流桥，18、电源滤波电路，19、井下载波主控模块，20、井下仪滤波电路，21、井下仪转换电路，22、井下仪电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
超声测井仪系统，结构如图1，包括井下仪1、深度仪4、测井绞车5、电缆2及井上工作站6。井下仪1呈圆筒状，井下仪1通过电缆2垂直悬吊于井中，电缆2通过滑轮3经深度仪4与测井绞车5相连接，测井绞车5及深度仪4连接井上工作站6，井上工作站6连接有打印机7。
通过深度仪4垂直下放井下仪1，由井下仪1测得井径数据，由深度仪4测得下放电缆2的长度，获得井下仪1所处深度数据，最终将井径数据、及深度数据传输到井上工作站6。
如图6所示，井下仪1内有井下仪超声收发电路14、井下仪主控电路15、井下仪滤波电路20、井下仪转换电路21、井下仪电源22。井下仪1内部的井下仪超声收发电路14由超声发射电源8提供发射超声的工作电压。在井下仪主控电路15的控制下井下仪超声收发电路14发出超声波，声波遇井壁返回由井下仪超声收发电路14接收。井下仪1将井下仪超声收发电路14中的超声波信号转换为电压信号，井下仪滤波电路20对之进行滤波放大，井下仪转换电路21把它转化为电流信号经过电缆2中芯线传输至井上工作站6，井上工作站6对之进行处理获得井径信息。井下仪电源22为井下仪1提供所需工作电源。
如图2所示，超声测井仪的载波通信电路分为井上部分和井下部分。井上部分由阻波电路9、耦合电路10，载波收发模块11、井上载波主控模块12组成。井下部分由阻波电路9、耦合电路10，载波收发模块11、井下载波主控模块19组成。
载波收发模块11采用基于RISE3501的单相载波通信模块，井上载波主控模块12与井下载波主控模块19采用单片机及其外围电路实现。
超声发射电源8通过超声发射电源线路13与井上部分的阻波电路9连接后再与井下部分的阻波电路9连接，最后连接至井下仪超声收发电路14上。井上部分阻波电路9的下端依次连接井上部分的耦合电路10、载波收发模块11、井上载波主控模块12与井上工作站6。井下部分的阻波电路9下端依次连接井下部分的耦合电路10、载波收发模块11、井下载波主控模块19与井下仪主控电路15。
井上部分接收井上工作站6的指令，采用载波通信技术通过超声发射电源线路13传输到井下部分。井下部分根据接收到的指令进行相关操作，另外也定时把采集的数据通过超声发射电源线路13上传到井上部分，再由井上部分把数据继续上传给井上工作站6。井上部分与超声发射电源8安装在一个壳体内，井上载波主控模块12通过RS232或485或USB接口与井上工作站6通信。井下部分安装在井下仪1内，井下载波主控模块19与井下仪主控电路15进行通信。
井上部分的阻波电路9串接至超声发射电源8的正极输出端，井下部分的阻波电路9串接在超声发射电源线路13接入井下仪超声收发电路14前。阻波电路9由电感和电容并联组成，如图3所示，对超声发射电源8的直流电压而言，其阻抗基本为零，对载波高频电压信号而言则呈现高阻抗。两个阻波电路9将载波信号限制在它们之间传输。井下阻波电路9一方面极大的衰减进入井下仪超声收发电路14的载波信号强度，防止载波对超声信号产生干扰；另一方面，也对井下仪超声收发电路14在工作时产生的高频信号呈现高阻抗特性，防止其进入超声发射电源线路13而干扰载波信号。
耦合电路10对载波频率附近的信号衰减很小，而对低频信号及高于载波频率的信号衰减很大。耦合电路10采用变压器耦合方式，变压器变比为1：1。如图4，其一边与衰减电容串联后接超声发射电源线路13，另一边并接一个双向稳压管后接载波收发模块11。
超声发射电源8及其线路如图5所示，供井下仪超声收发电路14工作的发射电源是由220V、50Hz工频交流电在井上接入调压器16，经过整流桥17整流和电源滤波电路18滤波，交流电变为直流电，通过超声发射电源线路13直接为井下仪超声收发电路14供电。超声发射电源线路13传输的为电压大小可调直流电压。与通常意义上的电力线载波技术不同的是，该测井仪系统是在具有上述特征直流电源线路上实现的载波通信。

Claims (10)

1.一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，井下仪(1)通过电缆(2)垂直悬吊于井中，电缆(2)通过滑轮(3)经深度仪(4)与测井绞车(5)相连接，测井绞车(5)及深度仪(4)连接井上工作站(6)。
2.根据权利要求1所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，井下仪(1)呈圆筒状。
3.根据权利要求1所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，井上工作站(6)连接打印机(7)。
4.根据权利要求1所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，所述井下仪(1)内设置有依次连接的井下仪主控电路(15)、井下仪超声收发电路(14)、井下仪滤波电路(20)、井下仪转换电路(21)，井下仪电源(22)分别与井下仪超声收发电路(14)、井下仪主控电路(15)、井下仪滤波电路(20)、井下仪转换电路(21)连接。
5.根据权利要求1所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，所述超声测井仪的载波通信电路分为井上部分和井下部分，井上部分由阻波电路(9)、耦合电路(10)，载波收发模块(11)、井上载波主控模块(12)组成；井下部分由阻波电路(9)、耦合电路(10)，载波收发模块(11)、井下载波主控模块(19)组成。
超声发射电源(8)通过超声发射电源线路(13)与井上部分的阻波电路(9)连接后再与井下部分的阻波电路(9)连接，最后连接至井下仪超声收发电路(14)上；井上部分的阻波电路(9)的下端依次连接井上部分的耦合电路(10)、载波收发模块(11)、井上载波主控模块(12)与井上工作站(6)；井下部分的阻波电路(9)下端依次连接井下部分的耦合电路(10)、载波收发模块(11)、井下载波主控模块(19)与井下仪主控电路(15)。
6.根据权利要求5所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，所述载波收发模块(11)采用基于RISE3501的单相载波通信模块。
7.根据权利要求5所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，井上载波主控模块(12)通过RS232或485或USB接口与井上工作站(6)通信。
8.根据权利要求5所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，所述阻波电路(9)由电感和电容并联组成。
9.根据权利要求5所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，所述耦合电路(10)采用变压器耦合方式，变压器变比为1：1，其一边与衰减电容串联后接超声发射电源线路(13)，另一边并接一个双向稳压管后接载波收发模块(11)。
10.根据权利要求5所述的一种采用超声发射电源线路实现载波通信的超声测井仪，其特征在于，超声发射电源(8)包括调压器(16)、整流桥(17)和电源滤波电路(18)，电源滤波电路(18)与超声发射电源线路(13)连接。
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