一种石油测井长电缆电力载波通信系统
技术领域
本发明涉及石油测井技术领域,尤其涉及一种石油测井长电缆电力载波通信系统。
背景技术
目前在石油钻井作业中,尤其是水平井和定向井钻井作业中,广泛采用随钻测量系统进行井眼轨迹检测,进而指导钻进过程,在一些复杂地层构造、薄油层或井况环境复杂时,为了精确的定位油层位置、降低开发风险等目标,经常需要采用一些具有探测地层属性的地质类仪器或检测井下工况的仪器
电力载波通信技术已广泛应用于通信行业的各个领域,电力线载波通信应用在石油测井仪器时,在测井通信中,通过电力载波通信系统对其进行检测工作,由于在检测的过程中,电力线缆上信号在不同频率之间的传输衰减相差很大,采用相同比率进行信号放大使得高频率部分的信号放大效果不佳,影响通信的质量;且在通信系统中,井下仪器与地面通过电缆实现数据传输,一部分电缆在井液中,则另一部分电缆暴露在空气中,当暴露在空气中的高压长电缆表面的电场强度超过空气分子的游离强度时,导线表面的空气高度游离将会导致其失去初始的绝缘性,进而产生电晕放电现象,电晕放电时会伴随着各种物理效应,且产生较强的抗干扰性,对元器件及电缆造成一定伤害,同时还影响电力载波通信的通信质量,因此,本发明提出一种石油测井长电缆电力载波通信系统以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提出一种石油测井长电缆电力载波通信系统,该石油测井长电缆电力载波通信系统解决了导线表面的空气高度游离将会导致其失去初始的绝缘性,进而产生电晕放电现象,电晕放电时会伴随着各种物理效应,且产生较强的抗干扰性,对元器件及电缆造成一定伤害的同时,还影响电力载波通信的通信质量的问题。
为实现本发明的目的,本发明通过以下技术方案实现:一种石油测井长电缆电力载波通信系统,包括PLC通信模块,所述PLC通信模块包括串口TTL电平接收电路、FSK调制电路、功放电路、滤波电路、FSK解调电路和串口TTL电平转换电路,所述串口TTL电平接收电路输出端依次与FSK调制电路、功放电路、滤波电路、FSK解调电路和串口TTL电平转换电路信号连接,所述PLC通信模块输出端连接有电磁辐射信号接收模块,所述电磁辐射信号接收模块输出端连接有电晕检测单元,所述电晕检测单元输出端通过信号采集模块与无线传输模块连接,所述无线传输模块输出端与监控显示终端连接。
进一步改进在于:所述电晕检测单元包括有螺旋天线、温度传感器和监控设备,所述螺旋天线通过无源滤波器与低噪放大器信号连接。
进一步改进在于:所述功放电路和串口TTL电平接收电路的输出端连接有功率检测模块,所述功放电路和串口TTL电平接收电路与功率检测模块电性连接,所述功率检测模块输出端依次连接有对比模块和反馈模块,所述功率检测模块输出端通过对比模块和反馈模块与监控显示终端输入端电性连接。
进一步改进在于:所述串口TTL电平接收电路由外部电路串口发送的TTL电平信号经RXD进入其内,所述串口TTL电平转换电路将处理的信号经TXD发送给外部电路串口。
进一步改进在于:所述功放电路将信号功率放大,并经过高压电容发送到BUS总线。
进一步改进在于:所述PLC通信模块中测井电缆电压为≤600VDC,并支持七芯测井电缆与单芯测井电缆,且支持的电缆长度达到10000m,所述功放电路增加测井电缆的基带带宽信号幅度。
进一步改进在于:所述PLC通信模块中通信速率调整为1200bps/2400bps,所述PLC通信模块工作最高耐温为≤175℃。
进一步改进在于:所述PLC通信模块与电磁辐射信号接收模块电性连接,所述电磁辐射信号接收模块与电晕检测单元电性连接,所述电晕检测单元通过信号采集模块与无线传输模块电性连接,所述无线传输模块与监控显示终端电性连接。
本发明的有益效果为:本发明通过电晕检测单元和无线传输模块使工作人员可实时了解电晕检测信息即与之对应的温度和图像信息,及时消除电晕,防止电缆长期受电晕影响对电缆本身造成损坏,影响电力载波通信的通信信号传递,有利于提高测井通信质量;采用FSK编码模式对直流电力信号进行调试并且通过功放电路进行放大,对电力载波通信信号进行中继,可实现长距离信号的稳定传输,进一步提高通信质量;通过功率检测模块、对比模块、反馈模块和监控显示终端的设置,使工作人员可实时了解信号传递信息,便于工作人员通过信息进行准确判断,进一步提高了该通信系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明原理流程图。
其中:1、PLC通信模块;2、串口TTL电平接收电路;3、FSK调制电路;4、功放电路;5、滤波电路;6、FSK解调电路;7、串口TTL电平转换电路;8、电磁辐射信号接收模块;9、电晕检测单元;10、信号采集模块;11、无线传输模块;12、监控显示终端;13、螺旋天线;14、温度传感器;15、监控设备;16、无源滤波器;17、低噪放大器;18、功率检测模块;19、对比模块;20、反馈模块;21、高压电容。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明做进一步详述,本实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
根据图1所示,本实施例提供了一种石油测井长电缆电力载波通信系统,包括PLC通信模块1,所述PLC通信模块1包括串口TTL电平接收电路2、FSK调制电路3、功放电路4、滤波电路5、FSK解调电路6和串口TTL电平转换电路7,所述串口TTL电平接收电路2输出端依次与FSK调制电路3、功放电路4、滤波电路5、FSK解调电路6和串口TTL电平转换电路7信号连接,所述PLC通信模块1输出端连接有电磁辐射信号接收模块8,所述电磁辐射信号接收模块8输出端连接有电晕检测单元9,所述电晕检测单元9输出端通过信号采集模块10与无线传输模块11连接,所述无线传输模块11输出端与监控显示终端12连接,通过FSK调制电路3和FSK解调电路6对TTL电平信号进行调制解调,通过功放电路4对调制后的信号进行放大,实现对电力载波通信信号进行中继,可实现长距离信号的稳定传输。
所述电晕检测单元9包括有螺旋天线13、温度传感器14和监控设备15,所述螺旋天线13通过无源滤波器16与低噪放大器17信号连接,无源滤波器16可对螺旋天线13接收的信息进行滤波,再通过低噪放大器17将信号进行放大相应的幅度。
所述功放电路4和串口TTL电平接收电路2的输出端连接有功率检测模块18,所述功放电路4和串口TTL电平接收电路2与功率检测模块18电性连接,所述功率检测模块18输出端依次连接有对比模块19和反馈模块20,所述功率检测模块18输出端通过对比模块19和反馈模块20与监控显示终端11输入端电性连接,通过功率检测模块18对串口TTL电平接收电路2及功放电路4的信号进行检测,功率检测模块18中预设有不同功率比的额定范围值,且通过对比模块19可对未处理信号与功放电路4信号实时对比,并通过反馈模20块将信息传递至监控显示终端12。
所述串口TTL电平接收电路2由外部电路串口发送的TTL电平信号经RXD进入其内,所述串口TTL电平转换电路7将处理的信号经TXD发送给外部电路串口。
所述功放电路4将信号功率放大,并经过高压电容21发送到BUS总线。
所述PLC通信模块1中测井电缆电压为≤600VDC,并支持七芯测井电缆与单芯测井电缆,且支持的电缆长度达到10000m,所述功放电路4增加测井电缆的基带带宽信号幅度。
所述PLC通信模块1中通信速率调整为1200bps/2400bps,所述PLC通信模块1工作最高耐温为≤175℃。
所述PLC通信模块1与电磁辐射信号接收模块8电性连接,所述电磁辐射信号接收模块8与电晕检测单元9电性连接,所述电晕检测单元9通过信号采集模块10与无线传输模块11电性连接,所述无线传输模块11与监控显示终端12电性连接。
该系统进行工作时,外部电路串口发送的TTL电平信号经RXD进入PLC通信模块1内,经串口TTL电平接收电路2转发至FSK调制电路3进行FSK编码调制,调制后通过功放电路4进行功率放大,再经过高压电容21发送到BUS总线上,BUS总线上的信号经过高压电容21发送到滤波电路5,PLC通信模块1接收到的信号经滤波电路5滤波处理后进入FSK解调电路6进行解调,解调后发送到串口TTL电平转换电路7进行处理,处理后经TXD发送给外部电路串口;
在对电晕进行检测时,发生电晕放电现象时,会伴随有电磁辐射信号发出,电磁辐射信号接收模块8将接收的信号传递至螺旋天线13时,会激发电磁场产生电磁波信号,螺旋天线13将接收的信息传递至无源滤波器16内并且进行滤波,再通过低噪放大器17将信号进行相应的幅度放大,其检测的电晕信号信息、温度传感器14所检测的温度信息与监控设备15所监测的图像信息依次通过信号采集模块10、无线传输模块11传递至监控显示终端12;
该系统运作的过程中,功率检测模块18通过对串口TTL电平转换电路7及功放电路4的信号进行检测,功率检测模块18中预设有不同功率比的额定范围值,且通过对比模块19对未处理信号与功放电路4信号实时对比,并通过反馈模块20将信息传递至监控显示终端12进行实时显示。
该石油测井长电缆电力载波通信系统通过电晕检测单元9和无线传输模块11使工作人员可实时了解电晕检测信息即与之对应的温度和图像信息,及时消除电晕,防止电缆长期受电晕影响对电缆本身造成损坏,影响电力载波通信的通信信号传递,有利于提高测井通信质量;采用FSK编码模式对直流电力信号进行调试并且通过功放电路4进行放大,对电力载波通信信号进行中继,可实现长距离信号的稳定传输,进一步提高通信质量;通过功率检测模块18、对比模块19、反馈模块20和监控显示终端12的设置,使工作人员可实时了解信号传递信息,便于工作人员通过信息进行准确判断,进一步提高了该通信系统的稳定性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。