[实用新型]一种基于单芯测井电缆的高速数据传输系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油测井技术，具体说，涉及一种用于单芯电缆进行石油勘探的高速数据传输系统。

背景技术

测井电缆一般有单芯、多芯。而在生产测井领域中，由于油井内管柱内径和井内工具等的限制，生产测井的仪器外径包括数据传输仪器的井下部分一般最大不能超过42毫米，因此在这种应用中，一般采用单芯电缆进行测井服务。

基于这种单芯电缆的测井遥测系统国内外大多采用曼彻斯特码进行信息传输，数据传输速率只有5kbps、20kbps，目前最高不超过100kbps，也有公司如Sondex公司，上行通道和下行通道均采用AMI码井下信息传输，其上行通道最高速率不超过200kbps，下行通道的速率仅300bps，无法适应新型测井仪器的数据传输要求，并且电路设计过于复杂，造成功耗过大、实际使用不可靠等缺点。而随着组合测井和成像测井的出现致使测井数据量非常大，特殊的井下环境又要求测井电缆遥测系统能够实时、准确地将这些数据传输到地面，目前众多基于单芯电缆的测井仪器还无法满足实际需要，从而制约了不断出现的一些高端测井仪器的使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种在单芯测井电缆上实现双向数据传输的系统，其能够在单芯测井电缆上大幅度提高数据传输速率，特别是上行通道的传输速率。

为了方便说明本实用新型，首先作如下的术语定义：

OFDM：指Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用；

AMI：指Alternative Mark Inversion，传号交替反转码，是通信编码中的一种，为极性交替翻转码；

CAN：指Controller Area Network，控制局域网络，一种现场总线；

IFFT：指Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换；

FFT：指Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换；

RS编码：指Reed-Solomon编码；

bps：指bits per second，每秒传送位数；

M-QAM：指多电平正交幅度调制；

SNR：指信号与噪声比；

PGA：指可编程增益放大器；

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于单芯测井电缆的高速数据传输系统，包括地面部分和井下部分；地面部分包括地面用户数据接口、OFDM解调器、AMI编码器、地面模拟前端；井下部分包括井下模拟前端、AMI解码器、OFDM调制器、井下用户数据接口；地面部分和井下部分通过单芯测井电缆连接；高速数据传输系统包括下行通道和上行通道，下行通道通过地面用户数据接口、AMI编码器、地面模拟前端、单芯测井电缆、井下模拟前端、AMI解码器、井下用户数据接口顺序连接形成；上行通道通过井下用户数据接口、OFDM调制器、井下模拟前端、单芯测井电缆、地面模拟前端、OFDM解调器和地面用户数据接口顺序连接形成。

其中，地面用户数据接口与地面主机可以采用以太网接口进行数据交互，井下用户数据接口可以采用CAN总线与井下测井仪器进行数据交互。

优选地，OFDM调制器包括RS编码、随机化、映射器、同步帧、频域成帧、IFFT、保护间隔插入、比特分配表。AMI编码器包括边沿检测和AMI码脉冲生成。地面模拟前端包括AD转换器、PGA、带通滤波器、第一DA转换器、Bessel低通滤波器、功率放大器、LC高通滤波器、地面电缆耦合电路、第二DA转换器。

优选地，井下模拟前端包括DA转换器、功率放大器、上行通道信号消除电路、Bessel低通滤波器、信号判决器、判决门限产生电路和井下电缆耦合电路。地面电缆耦合电路和井下电缆耦合电路采用电容C、电阻R和电感L进行电路耦合。

地面部分的地面用户数据接口、OFDM解调器和AMI编码器三个模块可以用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)配合完成。

井下部分的AMI解码器、OFDM调制器和井下用户数据接口三个模块也可以用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)配合完成。