測井電纜遙傳系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測井技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測井電纜遙傳系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]測井電纜遙傳系統(tǒng)是油井地質(zhì)資料能從井下傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C(jī)的關(guān)鍵路徑，它是包含在測井儀器中一種通信系統(tǒng)，用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為物理信號并經(jīng)過電纜信道上傳(或下載)到接收設(shè)備。
[0003]測井電纜遙傳系統(tǒng)主要有三方面的功能:
(1)將井下儀器采集并且量化的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛妫?br> (2)將地面系統(tǒng)發(fā)出的控制命令發(fā)送到井下儀器；
(3)為井下儀器供電。
[0004]由于測井?dāng)?shù)據(jù)主要是從井下向地面系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，而從地面到井下的下行命令數(shù)據(jù)量較小，因此測井電纜遙傳系統(tǒng)的核心問題是研宄如何從井下儀器向地面系統(tǒng)快速、穩(wěn)定、及時的傳輸大容量數(shù)據(jù)。
[0005]目前的測井電纜遙傳系統(tǒng)，由于測井電纜的可用頻帶范圍比較窄，一般不超過200KHZ，并且可用帶寬不固定，這就限制了傳輸系統(tǒng)的容量，導(dǎo)致傳輸容量較低。此外，受電纜的制造材料與加工技術(shù)的影響，電纜很難形成嚴(yán)格均勻的傳輸介質(zhì)，使得信道不平坦，信號衰減嚴(yán)重并且失真較大，信號在地面難以被恢復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明實施例一方面提供了一種測井電纜遙傳的井下裝置，井下裝置包括依次相連的基帶信號產(chǎn)生模塊、數(shù)字上變頻模塊、線性驅(qū)動模塊和井下變壓器模塊；
基帶信號產(chǎn)生模塊，用于根據(jù)原始測井?dāng)?shù)據(jù)產(chǎn)生I路和Q路數(shù)字基帶信號；
數(shù)字上變頻模塊，用于將I路和Q路數(shù)字基帶信號進(jìn)行上變頻，并轉(zhuǎn)化成模擬中頻信號;
線性驅(qū)動模塊，用于提高模擬中頻信號的電壓幅值和電流幅值；
井下變壓器模塊，用于將線性驅(qū)動模塊的輸出信號進(jìn)行隔離和放大，再輸入到測井電纜中。
[0007]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種測井電纜遙傳的地面裝置，地面裝置包括地面變壓器模塊、線性接收模塊、數(shù)字下變頻模塊和基帶信號處理模塊；
地面變壓器模塊用于將地面裝置的輸入信號進(jìn)行隔離和縮??；
線性接收模塊，用于降低地面變壓器模塊的輸出信號的電壓幅值和電流幅值；
數(shù)字下變頻模塊，用于將線性接收模塊的輸出信號進(jìn)行下變頻，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 基帶信號處理模塊，用于從數(shù)字下變頻模塊的輸出信號中恢復(fù)出原始測井?dāng)?shù)據(jù)。
[0008]另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種測井電纜遙傳系統(tǒng)，測井電纜遙傳系統(tǒng)包括測井電纜、如上所述的井下裝置以及如上所述的地面裝置；
測井電纜，用于將井下裝置的輸出信號傳輸?shù)降孛嫜b置中。
[0009]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，可以提升測井電纜遙傳系統(tǒng)中窄帶不平坦信道的傳輸速率與穩(wěn)定性以及電纜傳輸容量，修正信號失真，極大的降低電路復(fù)雜度，使得從井下儀器向地面系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸具有高速率、可靠性強(qiáng)、時延低的特性。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明的測井電纜遙傳的井下裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的測井電纜遙傳的井下裝置的基帶信號產(chǎn)生模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的測井電纜遙傳的井下裝置的數(shù)字上變頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的測井電纜遙傳的地面裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的測井電纜遙傳的地面裝置的數(shù)字下變頻模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明的測井電纜遙傳的地面裝置的基帶信號處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明的測井電纜遙傳系統(tǒng)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]圖1，是本發(fā)明的測井電纜遙傳的井下裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]該井下裝置100包括基帶信號產(chǎn)生模塊110、數(shù)字上變頻模塊120、線性驅(qū)動模塊130和井下變壓器模塊140。
[0015]其中，基帶信號產(chǎn)生模塊110，用于根據(jù)原始測井?dāng)?shù)據(jù)產(chǎn)生I路和Q路數(shù)字基帶信號。優(yōu)選的，基帶信號產(chǎn)生模塊I1可包括依次連接的編碼單元111、IQ映射單元112、脈沖成形濾波單元113和插值濾波單元114，如圖2所示?；鶐盘柈a(chǎn)生模塊110可將準(zhǔn)備發(fā)送的前端測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，形成I與Q兩路數(shù)字基帶信號，再分別經(jīng)過脈沖成形濾波單元113、插值濾波單元114送入數(shù)字上變頻模塊120。
[0016]示例性的，編碼單元111可采用如下編碼規(guī)則:
An=2D n_l，Bn=An-An_2
其中，{Dn}是待傳輸?shù)臄?shù)字序列，{An}是電平轉(zhuǎn)換后的序列，{Bn}是{AJ經(jīng)相關(guān)編碼得到的序列，{ D’n }是接收端接收序列{Rn}經(jīng)相關(guān)譯碼獲得的數(shù)據(jù)序列。
[0017]IQ映射單元112可利用TI公司生產(chǎn)的數(shù)字信號處理器TMS320F2812將數(shù)據(jù)分成I與Q兩路，而后加插一些冗余碼元，從而提高信號的檢錯糾錯能力。
[0018]脈沖成形濾波單元113可使用平方根升余弦滾降濾波器，升余弦成型濾波器滾降系數(shù)0.2，16:1采樣，以消除因定時誤差帶來的碼間串?dāng)_。
[0019]為了減少頻譜混疊的影響，提高采樣率，插值濾波單元114可使用四級32倍抽取的CIC (內(nèi)插級聯(lián)積分梳狀濾波器)濾波器進(jìn)行級聯(lián)，對源數(shù)據(jù)碼流進(jìn)行插值，從而取得較好的信號帶內(nèi)平坦度。
[0020]數(shù)字上變頻模塊120，用于將I路和Q路數(shù)字基帶信號進(jìn)行上變頻，并轉(zhuǎn)化成模擬中頻信號。如圖3所示，數(shù)字上變頻模塊120可包括依次連接的第一直接數(shù)字式頻率合成器(DDS) 121、反SINC濾波器122和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 123。數(shù)字上變頻模塊120用于將來自基帶信號產(chǎn)生模塊110的信號與載波混合，從而將信號的中心頻率搬移到更高的頻率上，并且直接將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
[0021]優(yōu)選的，數(shù)字上變頻模塊120可采用ADI公司生產(chǎn)的高集成度的數(shù)字上變頻芯片AD9857，可將常規(guī)模擬域的問題放到數(shù)字域以離散信號的方式解決，簡化了電路實現(xiàn)的難度。AD9857對輸入的IQ兩路信號進(jìn)行調(diào)制形成已調(diào)信號，并且經(jīng)過AD9857內(nèi)部的反CIC濾波器、插值濾波器、反SINC濾波器、幅度乘法器，而后將已調(diào)信號送入14位的DAC，形成調(diào)制后的模擬中頻信號。選擇200KHZ的頻率作為載波的基頻。低端能避開下行通道的串?dāng)_(大致在30~50KHz)，高端不超過320KHz，能夠遠(yuǎn)離井場電源45~65Hz及其51次以下諧波分量的干擾。數(shù)字上變頻芯片AD9857可接受復(fù)合IQ數(shù)據(jù)輸入，實現(xiàn)PAM、QAM、ASK、FSK等多種信號的上變頻調(diào)制，帶有14Bit積分?jǐn)?shù)字上變頻器，200MHz內(nèi)部時鐘速度，集成了帶鎖定指示器的4~20倍可編程時鐘倍頻器，可選擇單端或者差分輸入時鐘。當(dāng)使用64QAM調(diào)制，在信噪比不小于26dB時，頻帶利用率為6bps/Hz，按200KHz的信道帶寬，則采用64QAM時電纜的遙傳速率可達(dá)1.2Mbps，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。
[0022]線性驅(qū)動模塊130，用于提高數(shù)字上變頻模塊120輸出的模擬中頻信號的電壓幅值和電流幅值。為了保證電信號在長電纜上的傳輸，需要增強(qiáng)電信號的電流驅(qū)動能力。如果從上變頻模塊出來的信號不經(jīng)過線性驅(qū)動模塊，提高信號的電壓幅值及電流，由于長電纜的阻性衰減作用，將無法把信號傳送到地面解碼系統(tǒng)。優(yōu)選的，根據(jù)測井電纜的特性，線性驅(qū)動模塊可將信號電壓提高到大于15V，電流不小于100mA。示例性的，線性驅(qū)動模塊可使用TI公司生產(chǎn)的SN75454B芯片，將信號的電流值提高到200mA，電壓提高到30V，從而克服信號在長電纜上的衰減。
[0023]井下變壓器模塊140，用于將線性驅(qū)動模塊130的輸出信號進(jìn)行隔離和放大，再送入測井電纜。示例性的，可在井下使用自行繞制的方式變壓器進(jìn)行信號隔離，其匝數(shù)比為1:1o
[0024]優(yōu)選的，該井下裝置100還可包括井下低通濾波模塊，井下低通濾波模塊設(shè)置于數(shù)字上變頻模塊120和線性驅(qū)動模塊130之間，用于濾除模擬中頻