CN110159258A - 一种石油测井使用的井下通讯仪器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油测井使用的井下通讯仪器，属于石油地质勘探领域，包括自遥传仪端向目标仪器端依次双向电连接的遥传数据收发模块、编码调制解调模块、协议鉴别器、信号调理采集单元和隔离单元，其中编码调制解调模块、协议鉴别器和信号调理采集单元均与主控逻辑单元双向电连接，主控逻辑单元还与电源逻辑模块双向电连接，电源逻辑模块一侧单向电连接遥传仪端，另一侧依次单向电连接功率驱动模块和隔离单元；主控逻辑单元控制数据流的工作时序和逻辑，同时控制主控逻辑单元产生相应的电源类型，并经功率驱动模块和隔离单元，传送至目标仪器端。能够将不同类型的井下测量仪器配合到标准化遥传仪上使用，节约了大量的装备购置成本的同时，提高了井下仪器使用的灵活性。

Description

一种石油测井使用的井下通讯仪器

【技术领域】

本发明属于石油地质勘探领域，尤其是一种石油测井使用的井下通讯仪器。

【背景技术】

石油测井装备通常分地面系统、电缆以及井下仪器三个大类。

地面系统的功能主要包括提供井下仪器的供电电源，建立与井下的通讯连接，控制电缆上提与下放，各类测井仪器的控制以及各类测井数据的记录、处理与保存。

铠装电缆作为重要的工具，起到连接井下测井仪器与地面采集设备的作用。铠装电缆一方面在最外层具备绕制好的钢丝层，能够承受井下仪器自重带来的载荷；另一方面在钢丝层内部包裹着一根或多根外覆绝缘层的导线，一方面用于传导电流，给井下仪器供电，另一方面也负责通讯信号的传递。在石油测井的一大类分支——套管井测井作业中，通常使用单芯电缆连接测井仪器。这种电缆只有一根缆芯包裹在钢丝层中，同时完成电源和通讯信号的传导。

井下仪器泛指不同种类的测试测量仪器，能够对井下的温度、压力、地层电阻率、孔隙度、渗透率等地质参数进行测量。井下仪器分为遥传仪和测量仪两类，遥传仪与地面通过电缆通讯，将地面系统的指令转发给测量仪，也将测量仪的数据发送给地面系统。测量仪主要负责井下参数测量，完成测量后将数据以某种编码形式调制编码后发送给遥传仪。单芯电缆连接的测井仪器通常也使用单芯连接器彼此连接。

由于缺乏统一的行业标准引导，各公司遥传仪和井下测量仪器供电方式与通讯协议千差万别，造成仪器标准混乱，无法形成行业整体竞争力。

井下仪器的供电方式通常是直流电，但现存不同类型仪器的供电电源输入电压范围通常不同。现存井下仪器的通讯方式更是千差万别，不同类型的井下仪器采用不同的编解码方案，不同的通讯逻辑以及数据协议。因此只有相同类型的遥传仪和测量仪之间才能够互相连接，进行测井作业。造成施工作业使用不便，同时增加仪器采购和维护成本。由于目前市场并没有市场公认的标准化遥传仪，这种情况短期内无法解决。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，在没有统一标准的情况下，提供一种石油测井使用的井下通讯仪器。能够自动识别不同测井仪器，使得现存不同厂家仪器能够直接配接与之配套使用的遥传仪使用，极大的方便了仪器使用人员，避免了传统模式下仪器必须以固定组合连接使用的局限性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种石油测井使用的井下通讯仪器，包括遥传数据收发模块、编码调制解调模块、协议鉴别器、信号调理采集单元、隔离单元、主控逻辑单元、电源逻辑模块和功率驱动模块；

当从遥传仪端下发数据时，遥传数据收发模块接收遥传仪端的数据，并发送至编码调制解调模块，该模块按照目标仪器端能够识别的通讯协议对数据编码，然后依次发送至隔离单元和目标仪器端；

当从目标仪器端上报数据时，隔离单元接收目标仪器端上报的数据，并将数据从电源信号中分离，再传至信号调理采集单元做预处理与采集，然后由协议鉴别器对特征信息进行提取分析，并将分析结果发送至编码调制解调模块，由该模块对数据解编后通过遥传数据收发模块发送给遥传仪端；

主控逻辑单元控制数据流的工作时序和逻辑，同时控制主控逻辑单元产生相应的电源类型，并经功率驱动模块和隔离单元，传送至目标仪器端。

本发明进一步的改进如下：

信号调理采集单元为单芯总线。

特征信息包括通讯码型、速率和编码规则。

电源逻辑模块是能够编程的电源逻辑模块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明具备智能化协议识别与编解码模块，能够将目标仪器的通讯信号根据其特征合理处理并完整采集，然后通过片内集成的只能协议鉴别器自动检测并识别目标仪器的编码类型，并根据不同编码类型自动选择最优解码方案，解编数据并完整传递给遥传仪，由遥传仪经电缆发送给地面单元。

进一步地，本发明具备可编程电源模块，能够根据目标仪器电源模块的需求配置输出相应的供电电源。

【附图说明】

图1为一般石油测井作业示意图；

图2为本发明的功能结构示意图；

图3为本发明安装示意图。

其中，1-电缆；2-油井井筒；3-井下仪器；4-地面系统。

【具体实施方式】

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1是一般石油测井作业示意图，石油测井装备通常分地面系统4、电缆1以及井下仪器3三个大类，其中遥传仪和测量仪均设置在油井井筒2内，地面系统的功能主要包括提供井下仪器的供电电源，建立与井下的通讯连接，控制电缆上提与下放，各类测井仪器的控制以及各类测井数据的记录、处理与保存；铠装电缆作为重要的工具，起到连接井下测井仪器与地面采集设备的作用；井下的遥传仪，与地面通过电缆通讯，将地面系统的指令转发给测量仪，也将测量仪的数据发送给地面系统；测量仪主要负责井下参数测量，完成测量后将数据以某种编码形式调制编码后发送给遥传仪。单芯电缆连接的测井仪器通常也使用单芯连接器彼此连接。

参见图2，本发明一种石油测井使用的井下通讯仪器，包括自遥传仪端向目标仪器端依次双向电连接的遥传数据收发模块、编码调制解调模块、协议鉴别器、信号调理采集单元和隔离单元，其中编码调制解调模块、协议鉴别器和信号调理采集单元均与主控逻辑单元双向电连接，主控逻辑单元还与电源逻辑模块双向电连接，电源逻辑模块一侧单向电连接遥传仪端，另一侧依次单向电连接功率驱动模块和隔离单元。

在实际工作中，有两个方向的数据流：

一个方向是由遥传仪端下发的数据，经由遥传数据收发模块发送给编码调制解调模块，该模块按照目标仪器能够识别的通讯协议将数据编码并发送给隔离驱动单元，然后发送给目标仪器。

另一个方向是由目标仪器上报的数据，这些数据首先由隔离单元将数据从电源信号中分离出来，然后交由信号调理采集单元做预处理与采集，采集单元采用自适应滤波均衡算法，将井下仪上传数据模拟信号中的畸变与噪声大幅降低，然后用高速ADC单元将信号完整采集后，由智能化协议鉴别器对通讯码型、速率、编码规则等特征信息进行提取分析，并将分析结果发送给编码调制解调模块，由该模块解编数据后再通过遥传数据收发模块把数据送给遥传仪。

整个仪器工作过程中，主控逻辑单元是工作逻辑的控制单元，负责两个数据流下的工作时序以及逻辑控制。它同时控制可编程电源逻辑模块，产生不同参数的电源类型，经功率驱动模块驱动后经由隔离单元送往目标仪器。

其中各模块的作用为：

(1)通往遥传仪端：指仪器的左端接口处，该接口与遥传仪相连。

(2)遥传数据收发模块：接收来自遥传仪的数据的同时，向遥传仪发送来自目标仪器的数据；

(3)编码调制解调模块：对来自遥传仪的数据进行编码，发送给目标仪器；对来自目标仪器的数据进行解码，发送给遥传仪。

(4)智能化协议鉴别器：对来自目标仪器的数据信号特征参数进行智能识别与判决；

(5)单芯总线信号调理采集单元：对来自目标仪器的数据信号进行自适应预处理并采集后，交由后续模块进一步处理；

(6)隔离单元：将单芯连接器上的电源与通讯信号分离；将下发数据耦合到供电电源上去；

(7)主控逻辑单元：控制仪器工作逻辑及时序。

(8)可编程电源逻辑模块：根据需求产生不同电源的驱动信号；

(9)功率驱动模块：将可编程电源逻辑模块的信号驱动，给目标仪器提供电源；

(10)通往目标仪器端：仪器的右端接头，与目标仪器相连接。

图3中可以看出，将本发明连接于遥传仪端和目标仪器端之间，即可完成上述的数据对接。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种石油测井使用的井下通讯仪器，其特征在于，包括遥传数据收发模块、编码调制解调模块、协议鉴别器、信号调理采集单元、隔离单元、主控逻辑单元、电源逻辑模块和功率驱动模块；

当从遥传仪端下发数据时，遥传数据收发模块接收遥传仪端的数据，并发送至编码调制解调模块，该模块按照目标仪器端能够识别的通讯协议对数据编码，然后依次发送至隔离单元和目标仪器端；

当从目标仪器端上报数据时，隔离单元接收目标仪器端上报的数据，并将数据从电源信号中分离，再传至信号调理采集单元做预处理与采集，然后由协议鉴别器对特征信息进行提取分析，并将分析结果发送至编码调制解调模块，由该模块对数据解编后通过遥传数据收发模块发送给遥传仪端；

主控逻辑单元控制数据流的工作时序和逻辑，同时控制主控逻辑单元产生相应的电源类型，并经功率驱动模块和隔离单元，传送至目标仪器端。

2.如权利要求1所述一种石油测井使用的井下通讯仪器，其特征在于，信号调理采集单元为单芯总线。

3.如权利要求1或2所述一种石油测井使用的井下通讯仪器，其特征在于，特征信息包括通讯码型、速率和编码规则。

4.如权利要求3所述一种石油测井使用的井下通讯仪器，其特征在于，电源逻辑模块是能够编程的电源逻辑模块。