CN1666115A - 采用高基数相移键控的低频电磁遥测系统 - Google Patents

Abstract

本文介绍了一种数据速率得到提高的电磁遥测系统。在一个实施例中，使用了一个PSK数据传输系统来传输井下电磁遥测系统的数据，其中井下电磁遥测系统用于边钻井边测量(MWD)的应用。MWD应用现在越来越受到数据速率的束缚，因为其难以适应不断增加的需传输的数据量。提高数据速率的一种方法是增加载波频率，但这又会导致令人不快的信号衰减和失真。相反，降低载波频率虽然有信号较强的好处，但又会带来信号混叠的风险，尤其是对宽带宽的信号而言。本文则公开了，实际上可以在增加相位状态数的同时降低频率，以获得较高的数据速率，而又不会影响带宽。所公开的系统和方法可很好地提供一个强大、低功率而且数据速率得到提高的电磁遥测系统。

Description

采用高基数相移键控的低频电磁遥测系统

技术领域

本发明涉及地层计测(formation logging)技术。更为确切地说，本发明涉及用于将数据由井下钻井设备(downhole drilling assembly)传输到井的表面的遥测系统。

背景技术

现代石油钻采操作需要大量有关井下参数与条件的信息。这些信息主要包括井筒(wellbore)所横跨的地层(earth formation)的特征，以及有关钻孔(borehole)本身的大小和配置的数据。有关井下条件的信息的收集通常称为“计测(logging)”，这项工作可以通过多种方法完成。

在传统油井的导线计测中，当部分或全部油井钻成时，会将一个带有地层(formation)传感器的探测器或“探针”放到井筒中，用来确定井筒所穿过的地层的某些特征。探针的上端连接着一根导线，其将探针悬挂在钻孔中。电源通过这条导线传输给探针中的传感器和仪器。类似地，探针中的仪器通过导线传输电信号，将信息传递到地表。

通过导线获取井下测量数据(measurement)的一个问题是，在获取需要的井下信息前，必须将钻井设备移走或从钻孔中“取出(tripped)”。这既要费时间，又要费金钱，在油井的大部分已经钻成的情况下更是如此。在这种情况下，需要移走数千英尺的管子，并堆放在栈桥上(如果是海上的话)。通常，钻机都是以不菲的价格以日为计时单位租来的。因此，钻井的花费与完成钻井过程所需的时间直接成正比。采纳移走数千英尺的管子以插入导线计测工具的建议的代价将是非常昂贵的。

因此，现在越来越重视钻井过程中的数据收集。钻井过程中的数据收集和处理使得人们不再需要移走或取出钻井设备以插入导线计测工具。这就使得钻井机根据需要进行精确的修改或修正，以取得更好的性能，同时又能减少停工时间。测量井下条件的设计包括钻井设备的移动与定位以及同时期进行钻井，这现在称为“边钻井边测量”技术，或简称为“MWD”。与之类似但更关注测量地层参数的技术则通常称为“边钻井边计测”，或简称为“LWD”。虽然MWD和LWD之间可能存在差别，二者还是经常替换使用。为了公开的目的，本文使用了更适合所述内容的术语MWD，但要了解，此处此术语包含地层参数收集以及有关钻井设备的移动和定位信息的收集的双重意义。

在钻油井或其他钻孔时，通常必要或者希望确定钻头及井下马达的方向及倾角，以使钻井设备可以牵引(steer)到正确的方向。另外，还需要有有关所钻地层(strata)性质的信息，例如地层的电阻率(resistivity)、孔隙率(porosity)、密度以及伽马辐射量。此外还需要了解其他井下参数，例如钻孔基部的温度和压力。一旦在钻孔底部收集到这些信息，就需要传递到地表，供钻井机使用和分析。

传感器或感测器通常位于MWD系统的钻杆柱中较低的一端。通常，MWD应用中使用的井下传感器放置在钻头旁边的圆柱钻铤(drillcollar)中。在钻井的过程中，这些传感器会持续或间歇地监测预先确定的钻井参数和地层数据，并使用某种形式的遥测技术将这些信息传输到地表检测器。在现有技术领域中有许多种遥测系统，其试图将有关井下参数的信息传输到地表，而不需要使用导线工具。在MWD应用中广泛使用的遥测系统就是泥浆脉冲系统。

遥测泥浆脉冲系统会在钻井液(有时称为“泥浆”)中创建“声”压信号，在钻井操作过程中，这些钻井液在压力的作用下流过钻杆柱。由井下传感器获得的信息是通过对泥浆流的压力脉冲的形成进行合理的定时而传输的。这些信息由地表的压力感测器和计算机进行接收和解码。

在泥浆压力脉冲系统中，钻杆柱中的钻井泥浆压力是通过一种阀门和控制机制进行调制的，这种机制通常命名为脉冲发生器或泥浆脉冲发生器。这种脉冲发生器通常安装在钻头上的一个特制的钻铤上。生成的压力脉冲在泥浆中以声速穿过钻杆柱内的泥浆柱。取决于所用的钻井液的类型，压力脉冲的速度也可以大约介于3000～5000英尺/秒之间。不过，在钻杆柱内，数据的传输速率会因脉冲的扩散、失真、衰减、调制速率限制以及其他破坏力(disruptive force)(如周围噪声)而相对减慢。典型的脉冲速率大约为1脉冲/秒(1Hz)。

随着感应和牵引技术的近期发展在钻井机上的应用，通过定时方式以1比特/秒的速度传输到地表的数据量严重不足。有人提出了一种可以提高数据传输速率的方法，就是使用钻杆柱的管子壁(tubingwall)中的振动来传输数据，而不是利用钻井液中的压力脉冲。不过，事实证明早期系统在数据速率超过3比特/秒的时候将变得不可靠，原因是钻杆接头(tool joint)的声音反射和管子中及钻孔的几何形状的变化。

发明内容

相应地，本文将介绍了一个可靠的、克服了以前各种遥测方法的缺点的井下电磁遥测系统。在优选的实施例中，将使用相移键控的电磁数据传输系统来为MWD应用传输数据。

根据这个优选的实施例，配置了一个天线来传输低频电磁信号，同时配置了一个相移键控(PSK)发射器来接收表示遥测数据的数字信号，并将数字信号转换为PSK传输信号。该PSK发射器向天线提供传输信号，其PSK传输信号的载波频率只是为大约1Hz，信号星座(signal constellation)具有4个以上的相位状态。PSK传输信号也可以包括具有2个或2个以上的载波周期的码元周期的传输信号。

在本发明的另一个实施例中，介绍了一种边钻井边计测的方法，就是使用连接着包含传感器包的钻杆柱的钻头来穿过地层钻一个孔。然后就可检测到表示地层属性的信号。然后会将这些信号提供给PSK发射器，后者会对其进行编码，从而获得使用低频载波信号进行相位调制的数字传输信号，以获得频率只是为大约1Hz且只具有4个相位状态的PSK信号。然后低频PSK信号被传输到地表。上述的系统和方法可很好地提供一个强大的低功率电磁遥测系统，而且其数据速率要高于泥浆脉冲系统及其他传统遥测系统。

因此，即便不考虑不愿意因降低的数据速率而降低载波频率，还是可以相信由于降低频率而造成的任何数据速率的降低都可以通过增加相位状态数目而不增加带宽来克服。根据这些实施例，随着载波频率的降低，电磁遥测系统也可以通过使用多载波和幅度调制得到增强。

附图说明

接下来要通过参考以下附图，对下面的优选实施例进行更为详细的介绍，以获得对本发明更为详细的了解。在附图中：

图1为示意图，示出了可以采用电磁遥测系统的油井。

图2示出了电磁遥测系统中使用的井下钻杆。

图3为采用相移键控的电磁遥测系统的功能块图。

图4为一个相移键控发射器的功能块图。

图5为一个相移键控接收器的功能块图。

图6A示出了一个示例的PSK传输。

图6B示出了图6A的同相和正交分量。

图7示出四相消息序列赋值。

图8示出了图5中的解码器的解码规则。

图9示出了频率和地层电阻率对信号衰减的影响。

图10示出了示例性的相位和幅度调制信号。

虽然本发明很容易进行各种修改并采用替换形式，但还是按照本文附图的示例提供了一些具体的实施例，此处将对其进行详细的介绍。但要明白的是，后面的附图和详细说明不会将本发明限制于所介绍的特定形式，相反，本发明包括本发明所附权利要求中的定义的本发明的精神和范围之内的所有修改、等同变换及替代。

具体实施方式

MWD应用现在越来越受到数据速率的束缚，因为其难以适应不断增加的需传输的数据量。提高数据速率的一种方法是增加载波频率，但这又会带来令人不快的信号衰减和失真。另一方面，降低载波频率虽然有信号较强的好处，但又会带来信号混叠(aliasing)的风险，尤其是对宽带宽的信号而言。从而可以推导出，实际上可以在增加相位状态数的同时降低频率，以获得较高的总体数据速率，而又不会影响带宽或者引起信号混叠。

现在参考一下附图，图1示出了钻井操作中的油井。钻井平台2带有一个钻架(derrick)4，钻架4又支撑着起重机(hoist)6。油井和气井的钻井工作是由一系列钻杆完成的，这些钻杆由“钻杆”接头7连接，形成钻杆柱8。起重机6上挂接着方钻杆(kelly)10，用于通过转台(rotary table)12降低钻杆柱8。连接到钻杆柱8下端的是钻头14。钻头14被旋转，钻井工作通过旋转钻杆柱8来完成，也可使用钻头旁的井下马达完成，或者是同时使用上述两种方法完成。钻井液(称为泥浆)是由泥浆再循环设备16泵送的，其间通过供给管18、方钻杆10，并在高压下以及高容量下向下通过钻杆柱8，再通过钻头14中的喷嘴或喷射口喷出。然后，泥浆在钻孔中沿着钻杆柱8外面与钻孔壁20形成的环面回到井洞中，通过一个防喷器(图中未示出)，并进入地表的泥坑中。在地表上，会对钻井泥浆进行清洁，然后通过再循环设备16开始再循环。钻井泥浆用于冷却钻头14，将钻屑(cutting)从钻孔的基部带到地表，并平衡岩层中的流体静压力(hydrostatic pressure)。不过，在图1中的系统中，并非只有泥浆才能用作钻井液。例如，在欠平衡钻井(UBD)的情况下，诸如充气液和气/雾混合物的其他介质可能优选于泥浆。

在优选的实施例中，在井下钻杆(downhole tool)28中使用了一个数据遥测系统，从而可以使用电磁方式将数据从井下钻杆28传输出去，以此完成MWD的工作。注意，虽然井下钻杆28在图中的位置与钻头14非常接近，但实际上该钻杆可以沿着钻杆柱放置在任意位置上。

现在参考图2，其中更详细地示出了井下钻杆28。如图所示，井下钻杆28包含着绝缘体200、天线201、环状口202、内部口204、电子模块206、电池模块208、伽马传感器210以及方向传感器214，所有这些均放置在钻铤212中。但是，要注意的是，所示出的井下钻杆28中并未列出其所有内容，因为其内容的完整列表对本领域的技术人员来说是公知的。

绝缘体200将天线201的上半部分和下半部分分隔开来，通过感应绝缘体200两端产生的交流电压差，就可以生成电磁信号，从而就可以将数据传输到地表。在地表上，电磁信号优选作为导电钻杆柱以及地电极之间的电势电压进行接收。钻杆柱上可能提供一个或多个中继器模块32，以从井下钻杆28接收电磁遥测信号，并将其转发到地表。中继器模块32优选包括一个电磁遥测接收器以及一个电磁遥测发射器。

环状口202可帮助测量环面压力；而内部口204则帮助测量内部压力。伽马传感器210测量辐射，而方向传感器214测量钻杆柱的方向。电池模块208可为井下钻杆28中的各种传感器和电子元件提供电源。来自传感器的各种测量将报告到电子模块206，并在其中进行处理。对信号的处理可以包括：对模拟传感器的测试结果进行数字化处理，得到二进制数据；将信息存储在本地存储器中；压缩数据以进行有效的传输，以及对本领域的技术人员来说公知的任何其他任务。

此外，电子模块206包括一个使用电磁信令技术来传输数据的发射器，该发射器优选是相移键控(PSK)发射器。除了包含一个PSK发射器，电子模块206中还可包含一个PSK接收器，以实现进出钻孔的通信。

如图3所示，电磁PSK遥测系统可以使用三个功能块来建模：信道304、PSK发射器302以及PSK接收器306。如上所述，要产生电磁信号，需要在绝缘体200两端生成电压差。然后电磁信号在电导电钻杆柱的引导下通过所钻的地层传输到地表。在地表上，电磁波作为钻架4及放置在钻机附近的地电极之间的电势电压而接收。因此，PSK发射器302以及PSK接收器306之间进行通信的信道304包括传输天线、所钻的地层、引导电磁波的钻杆柱，以及接收电极。

现在参考图4，示出的框图说明了可能的PSK传输器302。优选经过处理并准备好进行传输的二进制数据流经过功能块400，其以比特序列或比特组的形式存储数据流。在功能块402中，每个比特序列都映射着一个相位，而每个相位对应着一个唯一的比特序列。来自功能块402的路径之一包含每个相位的正弦，并使用混合器(mixer)408与载波信号的正弦混合。源自功能块402的另一条路径包含每个相位的余弦，并使用混合器404与载波信号的余弦混合。混合器功能块404和408的输出被馈送入加/减功能块406，输出的信号包含正弦函数和余弦函数的结合，表示要在信道304上传输的信号。

图7示出了四相PSK序列赋值，并将参考图4的发射器进行解释。在四相PSK中，二进制数据流分为多个二进制比特组，每组比特分别由不同的传输相位表示。因为在每个码元间隔中传输的比特数“i”等于2，因此总共有2ⁱ个可能的二进制比特组，或为4个。因此，就必须有4个不同的传输相位，或每个比特组需要有一个传输的相位。另一方面，如果每个码元有3个二进制比特，就应该有23或8个可能的比特组，这需要8个不同的传输相位状态。

特别地，相位状态之间的距离是相同的，因此四相PSK的传输相位的相差是360°/4或90°，因此图7的一个可能设置是{±45°，±135°}。功能块406的传输信号s(t)是

s(t)＝A_ccos[ω_ct+θ_i]          (1)

i＝1，2，3，4，其中二进制比特组的相位是根据图7赋值的。等式(1)的传输信号可以使用以下三角恒等式表示：

s(t)＝A_ccosθ_icosω_ct-A_csinθ_isinω_ct       (2)

因此，等式2中很容易找到同相和正交分量，而且图7中包含在码元间隔期间传输的信号。

现在参考图5，其中示出的功能块图说明了可能的PSK接收器306。输入的信号通过乘法器500和502。乘法器500将输入的信号与包含90°相移的载波频率混合，以产生正交分量f_q。乘法器502同时将输入的信号与载波频率混合，以产生同相分量f_i。同相分量与正交分量分别通过低通滤波器506和508。此时，同相分量和正交分量在到达解码器510之前会根据需要进行增益(gain up)。图8包含图5中的接收器的示例解码规则赋值，并使用了图7的示例相位赋值。

必须提及的是，图4的发射器和图5的接收器以及这里包含的四相PSK可能并不是最好的，仅用于讨论的目的。

当前的MWD应用中使用的传感器数目有所增加，其产生的数据量也相应增加，因为可获得的数据速率的提高跟不上数据输出的提高，所以通常导致数据瓶颈的出现。因此，大多数遥测系统都迫切需要提高数据速率。

现在参考图6A，其中示出了PSK传输。PSK传输是二相PSK传输，其中的信号A和信号B频率相同，相差180°。简单参考一下6B，其中的星座图说明了图6A的二相系统的同相分量(I)和正交分量(Q)，其中φ₁对应于信号A，φ₂对应于信号B。

如图6A所示，信号A和信号B分别是在码元间隔T₁和T₂期间传输的，每个码元间隔包含3个周期。而且，传输时的信号A表示二进制比特0，而传输时的信号B表示二进制比特1。就图6A而言，有多种途径可以提高单位时间内传输的比特数(即数据速率)。

提高数据速率的一种方法是提高载波频率，从而减少总的码元间隔时间。但是，如前所述，增加载波频率时，信号衰减和失真也会显著增加，从而对可通过增加载波频率提高数据速率带来极大的限制。相反，降低载波频率可使电磁信号增强，但又增加与负频率分量混叠的风险，这在处理高带宽信号时是很成问题的。

另一种提高数据速率的方法是增加相位状态的数目，从而为每个码元间隔分配更多的比特。例如，如果将图6A中PSK传输的相位状态数目增加到4个，则如先前在图7中的解释，每个码元间隔将包含2比特的数据。

现在着眼于提高数据速率来说明对调相信号的谱功率属性的分析。应用以下假设：

●信号的载波频率为ω_c弧度；

●载波周期的时间段为T；

●相位每N个周期改变一次(N为正整数)；

●共有M个可能的相位状态，M为大于1的整数；

●对于给定的M，允许的相位应属于以下集合

$\{0,\frac{2\·\mathrm{\π}}{M},2\·\frac{2\·\mathrm{\π}}{M},3\·\frac{2\·\mathrm{\π}}{M},\·\·\·(M-1)\·\frac{2\·\mathrm{\π}}{M}\};$ 以及

●将数据编码为信号，使得各相位状态不存在相关性。

$\mathrm{PS}\left(\mathrm{\ω}\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{N\·T}\·[\frac{\sin {\left[\frac{(\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_c)\·N\·T}{2}\right]}^2}{{(\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_c)}^2}+\frac{\sin {\left[\frac{(\mathrm{\ω}+{\mathrm{\ω}}_c)\·N\·T}{2}\right]}^2}{{(\mathrm{\ω}+{\mathrm{\ω}}_c)}^2}],& \mathrm{\ω}\≠{\mathrm{\ω}}_c\\ \frac{1}{4\·N\·T}\·[\frac{\sin {[{\mathrm{\ω}}_c\·N\·T]}^2}{{{\mathrm{\ω}}_c}^2}+{(N\·T)}^2],& \mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_c\end{array}\right.---\left(3\right)$

这个表达式对于M＞2是精确的。注意，因为假设了相位状态之间不存在相关性，存在两个相位状态(要么相关，要么反相关(anti-correlate))的情况偏离等式(3)的推导结果。假定等式(3)是精确的，就可以发现载波信号的功率谱与相位状态的数目M无关，因此只与相位变化前的周期数N以及周期的时间段T有关。因此，增加相位状态数目M时信号的带宽不受影响。

如前所述，频率降低的时候噪音量也降低，但这会导致信号的过调制，尤其是对宽带宽信号而言。但是，就等式(3)的推导而言，可以使用另一种提高数据速率的方法，即在增加相位状态数目M的同时降低载波频率ω_c。这可带来数据速率的有效净增长，而又不会因增加带宽而带来信号混叠的风险。

在优选的实施例中，载波频率会降低至低于典型的电磁遥测频率，以使噪音降低至最少，并使接收到的信号的幅度达到最大。在通过所钻的地层进行传播的时候，通常想要选择合适的载波频率，以使信号衰减达到最小。例如，在井深5Km，电导率为1欧姆/米的情况下，频率为大约0.5Hz的信号要比5Hz的信号强出44dB。因此，在优选的实施例中，低于1Hz的载波频率是较为合适的。

通过使用上述具有更多相位状态的PSK遥测系统，获得大幅度的数据速率提高是可以实现的。等式5详细介绍了相位状态数目以及频率对从载波频率为f₀的二相信号到载波频率为f₁且具有2^N个相位的信号的信噪比的影响(其中f₀和f₁的单位为Hz，N是每个周期内传输的比特数)。

$\mathrm{\ΔSNR}=20\·{\log }_{10}[\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{2^N}\right)\·\sqrt{\frac{f_0}{f_1}}];---\left(4\right)$

因此，增加比特数会使信噪比增加，但这可以通过降低频率来弥补，因为降低频率时信噪比也会降低。

例如，如果载波频率由5Hz降低到1Hz，每个周期的比特数由1变为10，则根据等式(4)，信噪比会降低43dB。因此，要在SNR会有所降低的情况下仍然实现数据速率100％的增长，则将频率降低为1Hz后得到的信号强度的增强至少应为43dB。现在参考图9，图中示出了从5Hz降低到1Hz时频率和电阻率对载波信号衰减的影响，示出为深度和地层电阻率的函数，并且假定地层电阻率为1欧姆米，且井深度为5km，则信号强度的增强可达大约100dB。因此，上述的PSK遥测系统可提供较高的数据速率，同时又可克服降低载波频率时常常存在的缺点。

PSK信号的频谱结果紧靠在载波频率的周围，这就使得允许同时使用其他频率。通过使用多个频率，可以将更多信息传送到地表。只要码间干扰较小，数据速率就可以得到提高。多个频率之间存在许多可行的载波频率比，虽然相信比例为大约38/15时是优选的。例如，如果第一个载波频率是0.5Hz，则可同时使用另一个载波频率0.5Hz×38/15或约为1.267Hz。但是，系统并不限制于此且可以使用多个频率。例如，如果最低的载波频率是0.1Hz，则优选的序列可以为38/15的倍数乘以最低载波频率(0.1Hz、0.2533Hz、0.64177Hz、1.6258Hz)，主通信信道优选为0.64177Hz。

除了PSK信号传输技术，在载波频率已下降到因损耗而丢失的信号很少的范围内的情况中，也可以使用幅度调制(AM)技术。载波的幅度调制导致产生会增加带宽的边带。不过，通过传输单边带信号可获得低带宽，因为单边带中包含了消息信号中所包含的信息。传输单边带幅度调制信号的方法是本领域技术人员所公知的，此处不再讨论。

在另一个实施例中，载波信号的调制可以采用相位调制和幅度调制。调制可以采用正交幅度调制(QAM)的形式，或者采用与幅度调制无关的相位调制。作为后一种情况的示例，在一个载波上，对于1.5比特/秒的总比特速率，其中的一个载波频率(如0.5Hz)可以0.25码元/秒并以32-PSK星座进行相位调制，而以0.125码元/秒幅度调制为四功率电平。上面所述的调制后的信号如图10所示。再次重复一下，多个载波频率可同时使用。

最后要说明的是，在上述的PSK电磁遥测系统中，相位状态数目可以使用超过2的任何数，而且该数目并不仅限于2的幂。除了本文中所采用的传输技术，还可以使用其他天线配置。遥测数据可以使用纠错代码进行编码，也可以进行压缩。如果对上述内容有了完整的了解，则本领域的技术人员可对本发明进行大量的变更和修改。所附的权利要求将被解释为包含所有这种变更和修改。

Claims (37)

1.一种井下遥测系统，包括：

天线，用来传输低频电磁信号；以及

相移键控(PSK)发射器，用来接收表示遥测数据的数字信号，并用来将数字信号转换为PSK传输信号，其中PSK发射器向天线提供传输信号，

其中PSK传输信号的载波频率只为大约1Hz，以及

其中PSK传输信号采用相位状态超过4个的信号星座。

2.如权利要求1所述的系统，其中信号星座具有8个相位状态。

3.如权利要求1所述的系统，其中信号星座具有16个相位状态。

4.如权利要求1所述的系统，其中信号星座具有32个或更多个相位状态。

5.如权利要求1所述的系统，其中信号星座具有256个相位状态。

6.如权利要求1所述的系统，其中信号星座具有1024个相位状态。

7.如权利要求1所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为至少大约四个载波周期。

8.如权利要求1所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为大约三个载波周期。

9.如权利要求1所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为大约两个载波周期。

10.如权利要求1所述的系统，其中载波频率为大约0.5Hz。

11.如权利要求1所述的系统，其中PSK传输信号还经过幅度调制。

12.一种边钻井边计测的方法，该方法包括：

使用连接着包括传感器包的钻杆柱的钻头来钻出穿过地层的孔；

检测表示地层属性的信号；

根据检测到的信号确定遥测信息；

将遥测信息提供给PSK发射器；

对遥测信息进行编码，以获得数字传输信号；

将数字传输信号相位调制到低频载波信号上，以获得PSK信号；以及

将PSK信号传输到地表接收器，

其中低频载波信号的频率只为大约1Hz，以及

其中PSK信号采用相位状态超过4个的信号星座。

13.如权利要求12所述的方法，其中信号星座具有32或更多个相位状态。

14.如权利要求12所述的方法，其中信号星座具有256个相位状态。

15.如权利要求12所述的方法，其中信号星座具有1024个相位状态。

16.如权利要求12所述的方法，其中载波频率为大约0.SHz。

17.如权利要求12所述的方法，还包括：

在地表接收PSK信号；

根据接收的PSK信号确定遥测信息；以及

将遥测信息与传感器包的位置关联。

18.如权利要求12所述的方法，其中PSK传输信号还经过幅度调制。

19.一种井下遥测系统，包括：

天线，用来传输低频电磁信号；以及

相移键控(PSK)发射器，用来接收表示遥测数据的数字信号，并用来将数字信号转换为PSK传输信号，其中PSK发射器向天线提供传输信号，

其中PSK传输信号包含多个载波频率，以及

其中PSK传输信号采用相位状态超过4个的信号星座。

20.如权利要求19所述的系统，其中信号星座具有8个相位状态。

21.如权利要求19所述的系统，其中信号星座具有16个相位状态。

22.如权利要求19所述的系统，其中信号星座具有32个或更多个相位状态。

23.如权利要求19所述的系统，其中信号星座具有256个相位状态。

24.如权利要求19所述的系统，其中信号星座具有1024个相位状态。

25.如权利要求19所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为至少四个载波周期。

26.如权利要求19所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为大约三个载波周期。

27.如权利要求19所述的系统，其中PSK传输信号的码元周期为大约两个载波周期。

28.如权利要求19所述的系统，其中载波频率以大约38/15的比率分隔。

29.如权利要求19所述的系统，其中PSK传输信号还经过幅度调制。

30.一种边钻井边计测的方法，该方法包括：

使用连接着包括传感器包的钻杆柱的钻头钻出穿过地层的孔；

检测表示地层属性的信号；

根据检测到的信号确定遥测信息；

将遥测信息提供给传输发射器；

对遥测信息进行编码，以获得数字传输信号；

将数字传输信号相位调制到多个低频载波信号上，以获得传输信号；以及

将传输信号传输到地表接收器，

31.如权利要求30所述的方法，其中传输信号采用相位状态超过4个的信号星座。

32.如权利要求31所述的方法，其中多个低频载波信号以大约38/15的比率分隔。

33.如权利要求32所述的方法，其中信号星座具有32个或更多个相位状态。

34.如权利要求32所述的方法，其中信号星座具有256个相位状态。

35.如权利要求32所述的方法，其中信号星座具有1024个相位状态。

36.如权利要求32所述的方法，还包括：

在地表接收传输信号；

根据接收的传输信号确定遥测信息；以及

将遥测信息与传感器包的位置关联。

37.如权利要求30所述的方法，其中PSK传输信号还经过幅度调制。

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