党剑华[1]2002年在《石油勘探仪器中的高速电缆遥传系统研制》文中研究表明本文介绍了石油勘探测井仪器中的高速电缆遥传系统的设计方案及实现。通过了解测井数据传输系统的发展以及 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的研究成果，详细论述了OFDM 的原理、设计思想和性能特点。特别对 OFDM 的关键技术——编码与解码、同步、均衡技术进行了理论分析，给出了具体实现的算法。在此基础上，进行高速电缆遥传系统的设计。根据电缆遥传系统的总体要求和对各种测井仪器进行的需求分析，分析电缆遥传系统的数据流程，并在此基础上设计出满足各成像测井仪器需要的数据协议。系统物理层的设计，通过几种方案的对比，设计出采用 OFDM 技术的高速数据传输系统。根据系统各部分不同的要求及系统与地面仪器、下井仪器之间的配合，选取了 VME 总线、OFDM 技术、1553 总线技术，并着重对 OFDM 技术进行了理论分析和具体实现，并给出了实现结构及实现结果。本文的特色是设计出有我国测井仪器特色的数据通信协议，满足新仪器的发展需要和兼容旧仪器的工作。通过对测井电缆传输特性的分析，首次使用 OFDM 的先进成果，设计出新型的高速电缆遥传系统，并给出了系统实现的成果。
侯永春[2]2013年在《测井电缆高速数据传输系统研究》文中进行了进一步梳理测井电缆数据传输系统(俗称遥传)作为测井系统的一个重要组成部分，其传输速率决定着测井装备的发展。高效率测井电缆高速数据传输系统的研发已成为近年来测井技术领域所关注的热点问题，也是开发国产成像数控测井设备的一个关键环节。本文计对现有测井电缆数据传输系统传输速度慢、信息量少、信号衰减、失真大等问题，设计一种基于OFDM (正交频分复用）技术的测井电缆高速数据传输系统。在硬件设计方面，本课题采用DSP (数字信号处理器）和FPGA (现场可编程门阵列）作为系统的处理核心，选用Spectrum Digital公司的TMS320C6713和Altera公司的EP1C12Q240C6N作为硬件平台，实现了调制解调器、井下仪器总线控制器、井下仪器接口以及电缆驱动的设计。在软件设计方面,根据电缆遥传系统的总体要求和对各种测井仪器进行的需求分析，分析了电缆遥传系统的数据流程，在此基础上设计出满足各种成像测井仪器需要的数据协议，并给出了实现过程。同时使用Max+phisII和CCS作为编程工具，编写了调制解调程序、CRC校验程序以及DSP控制程序。经过实验室初步调试表明，测井电缆高速数据传输系统能够较好的完成数据的上传和命令的下发，能有效提高数据的传输速率，具有较高的应用价值，值得推广。
闫奎[3]2011年在《基于QAM技术的电缆遥传系统的研究》文中提出高速电缆遥传系统是成像测井系统的一个重要组成部分,主要完成地面与下井仪器之间大量数据的高速、实时、准确的传输,是测井数据采集、传输与控制的“咽喉”。当前国内外的电缆遥传系统得到了飞速发展,八十年代的电缆遥传系统大多都采用曼彻斯特编码的基带传输,但是到了九十年代,随着测井设备的完善,尤其是随着成像测井的出现,测井自井下获取得信息量越来越大,这就对数据传输速率提出了更高的要求,使得曼彻斯特编码的基带传输已经不能够满足要求。为了满足成像测井技术的要求,大量的井下信息需要上传,传输采用载波传输的方式。通过几种常用的调制方式比较,本设计采用了高效的QAM(正交振幅调制)的调制方式。在此基础上,通过分析电缆遥传系统的数据流程,设计出采用QAM技术的高速数据传输系统的数据协议,并给出了实现过程。高速电缆遥传系统硬件采用DSP、FPGA技术,不仅提高了测量的精度、系统的可靠性、稳定性,并且实现了数据的实时、高速处理。数字电缆遥测系统与地面仪前端机的接口设计应用了CAN总线、USB和RS232技术。在设计前用MATLAB对整个QAM调制解调过程进行了仿真,然后利用C语言编写了QAM的调制解调程序、CRC校验程序、DSP的控制程序。经理论验证和试验验证表明,本文所设计的新型遥传仪器是实际可行的,可以替代传统遥传仪器,广泛推广使用。
王贤彬[4]2008年在《高速遥传系统的研究》文中提出在石油测井系统中,高速遥传系统占据着重要的地位。其主要完成成像测井系统的地面仪器与井下仪器之间大量数据的高速、实时、准确的传输,是测井数据采集、传输与控制的“咽喉”。为了满足第四代测井技术——成像测井技术的要求,大量的井下信息需要上传,以前的低速的数据传输方法就无法满足需要了,所以高速数据传输的研究就至关重要。根据国内外高速遥传系统的发展与现状,本文提出的方案是基于Spectrum Digital公司的TMS320C6713BDSK开发板和QAM调制解调算法设计的。在算法设计方面,本文首先比较了几种调制解调算法的特性,然后根据系统的要求和算法实现的复杂性选择QAM作为本系统使用的调制解调算法。在设计前用MATLAB对整个QAM调制解调过程进行了仿真,然后利用C语言和汇编语言编写了QAM的调制解调程序、CRC校验程序、DSP的控制程序、单片机的控制程序,绘制了CPLD的原理图。在系统硬件设计方面,首先选择Spectrum Digital公司的TMS320C6713BDSK开发板作为高速遥传系统的主电路板。然后根据系统要求对单片机、FIFO、CPLD、A/D,D/A等芯片进行选型。并用这些芯片设计了地面仪器接口电路和电缆传输接口电路。调试表明,系统能较好的完成数据的上传和命令的下传,传输速率能达到80kbps,误码率较低。设计的QAM调制解调算法符合要求,能有效提高数据传输效率。
伍瑞卿[5]2009年在《电缆传输测井高速网络中关键问题的研究》文中研究表明随着现代工业的飞速发展,人类社会对石油的需求呈现出有增无减的趋势。在石油勘测开采过程中,测井是一个至关重要的环节。测井传输系统就是通过适当的通信方式,将地面控制中心发送的命令传送至井下仪器,将井下仪器采集的数据传送到地面。测井传输系统的性能是决定测井效率和测井质量的关键因素之一。研究和设计快速的、实时的、精确的测井传输系统是测井技术近几年来发展的重要方向之一。测井数据的传输方式包括泥浆振动传输、钻杆传输、光缆传输、电缆传输等。电缆传输因其传输距离远、稳定性好等多种因素,仍然是目前主要的测井传输方式。近年来多载波宽带调制技术OFDM(或者DMT)因其可以提高电缆传输速率,逐渐成为测井电缆信道的首选调制编码技术。以IP为主要特征的网络化的测控传输系统使得设备之间互联互操作更加容易、更加方便。近20多年来,网络测控系统的研究已经取得了一些成果,并在一些领域得到应用。但是网络化的测井传输系统尚处于起步和探索阶段。测井传输网络是一类偏向于测量的测控网络。OFDM调制技术提高了电缆传输速率,但仍然存在较大的网络传输时延,而IP分组交换网是尽最大努力服务的网络,实时性不高。长时延和大时延抖动成为测井传输系统进行网络化的主要障碍。针对这些问题,本文提出了全IP的测井网络下基于时间驱动的数据传输方法。该方法不是以直接减小网络时延为出发点和目标,而是以测井网络的所有节点保持时间精确同步为基础,再以同步的时间为参量,实现测井仪器采集的数据与地面的深度信息二者的融合,从而获得测井曲线。该方法对测井网络时延不敏感,即使在时延较大的网络环境,也可获得准确的测井数据。其中网络时间同步方法、数据融合方法、路由缓存管理是时间驱动传输方法的关键问题。本文对这些问题进行了研究,建立了相关的模型,并提出了解决这些问题的方法。本文首先分析了几种常见测井传输方法,测井仪器总线、电缆调制编码方法和目前国内外测井传输技术的发展与现状,并分析了电缆传输系统的发展状况。第二章首先分析了电缆测井高速网络的组成及其特征,阐述了全IP的测井网络的组成,以及基于时间驱动的数据传输方法的原理及其数据模型。本章最后简要分析了全IP测井网络中网络通信量的特征与路由器缓存方法、测井网络中时间同步、数据融合等关键问题。第叁章介绍了网络通信量建模的基本理论,指出网络通信量特征的多维性,即网络通信量是关于观察的时间尺度、观察的协议层次、业务类型、网络规模和类型、网络负载等多元变量的因变量。本章着重分析测井网络的通信量特征,指出测井网络中业务层通信量是周期性的,具有轻尾分布特征,仿真表明通信量在网络层具有近似泊松过程的特征。本章的最后介绍了测井网络的电缆上OFDM调制的主要参数,并讨论了带宽非对称的瓶颈链路对网络传输的影响。第四章主要研究了测井路由器的队列管理方法和探讨了测井路由器的优化方法。首先,回顾了路由器基本理论,分析了测井路由器的特征。其次,讨论了共享存储模式下路由缓存的分配方法,并提出了基于分组长度的路由器队列管理的QMBPS方法。该方法是基于路由器输入输出队列特征、分组长度特点,以提高瓶颈链路的利用率,降低短分组特别是ACK分组的时延为目标,给出了分组在队列的优先级计算方法,并按照优先级高低进行处理。第四章最后介绍了路由器的优化方法,以缩短路由查找的时间,提高瓶颈链路的传输效率。第五章主要研究了测井网络的时间同步方法。首先分析了网络时间同步的理论,获得了时延抖动与时间偏差之间的定量关系。分析了一般网络单程时延各组成分量的变化特点,以降低时延抖动为出发点,提高网络时间同步的精度。其次,网络时间同步采用逐子网时间同步方法,避免频繁的时间同步数据增加瓶颈链路的负载。将井下Modem作为根基准时钟,以Modem的时钟为参考时钟,一方面同步井下仪器的时间;另外一方面同步地面Modem的时间,最后再将地面Modem的时间在作为参考时间,授时给地面设备,从而实现了全网络的时间同步。本章着重研究了井下仪器网络时间同步的方法,并提出了基于硬件时间戳的选择性时间同步算法用于CSMA/CD共享式以太网的井下仪器子网内的时间同步。选择性时间同步算法设置开关对一般数据帧和时间同步帧数据进行选择性访问以太网总线,从而降低CSMA/CD给时间同步帧带来的时间不确定性,提高时间同步精度。理论分析和实验表明该方法在不同的负载状况下均能获得较高的时间同步精度。第六章讨论了分形理论和分形插值的方法。根据测井数据的分形特征和数据融合的实时性要求,提出了采用累积偏峰度的判决准则对测井数据进行分段提取,在提取的数据段内采用自仿射变化方法快速插值,仿真结果表明该方法是有效的。第七章给出了电缆测井高速网络的实验平台的设计和业务层数据封装的方法。第八章给出实验及其结果分析,总结和展望。网络化测井传输方法是一个理论性和工程性并重的研究方向,本文在电缆采用OFDM调制技术、全网络采用IP分组交换技术的大前提下,提出了全IP网络的基于时间驱动的测井数据传输方法。理论分析与仿真和模拟实验结果非常吻合,而且现场试验表明该方法有效的。本文提出的理论方法和技术手段,不仅已经直接用于电缆测井高速网络系统的研制,还对其他遥控遥测网络的建模和分析,具有一定的参考价值。
朱立江[6]2007年在《测井数据编码接口设计》文中进行了进一步梳理测井数据编码接口是为了实现测井仪器信号实时采集和数字传输而研制的一个电路单元,具有实现简单,通讯可靠等优点,可组合多种下井仪器串进行测井。在地面数控系统的控制下,对组合的各种下井仪器信号进行采集、处理、编码,并输送给地面系统进行处理,可同时测量十多个参数。本文介绍了测井数据采集和测井信息传输简要原理。详细地介绍了测井数据编码接口硬件和软件的设计思想,包括系统进行数据采集、声波逻辑解码、数据编码发送、脉冲数字化、与数字接口的下挂仪器通信等功能的技术实现。
任晓荣[7]2002年在《500kbps遥传自然伽玛测井仪研制》文中进行了进一步梳理为了能够配接500kbps遥传系统，实现自然伽玛测井，研制了一种新型自然伽玛测井仪。本文首先概要介绍了石油测井的基本概念、方法、条件、最新进展、以及应采取的研发对策，论述了自然伽玛测井的基本原理，介绍了自然伽玛测井仪的发展背景、发展历程和发展现状，通过分析国内自然伽玛测井仪的使用情况和存在的问题，提出了本文的研究任务。研制工作从测井仪研制、可靠性设计与可靠性保障技术、数据处理方法研究叁个方面展开，在测井仪研制过程中，根据500kbps遥传系统要求的配接性能和使用环境特征，提出了主要仪器指标，并根据这些指标，设计了仪器模拟测量通道和实现这一配接性能的接口电路；论述了探测器的设计、坪特性影响因素分析及其测试，探讨了仪器的测量性能；在设计接口电路时选用了新型单片机芯片，并与500kbps遥传通用接口单元RTU、500kbpa遥传系统实现了室内配接。在探讨可靠性设计与可靠性保障技术时，提出了石油测井仪器的可靠性计算新模型，从电气和机械两个方面，提出并阐述了应采用的可靠性保障技术及其使用方法：根据最新可靠性理论，建立了石油测井仪器的可靠性系统模型，探讨了石油测井仪器的可靠性指标及其获取途径，提出了推荐使用的石油测井仪器可靠性指标(MWTURE,NOLWNM,MTBF,MTTF)；通过试验，得到了所设计仪器的稳定工作时间(MWTURE)。在研究数据处理方法时，阐述了伽玛信号的特征，对测量误差类型进行了统计检验；介绍了数字滤波的基本理论、数字滤波方法的概况，并进行了分析；对伽玛信号数字滤波效果的影响因素及其对测井曲线的影响进行了基本分析；从获取平稳段真值、地层边界的检测与处理两个方面，建立了数字滤波效果的评价准则(RVI,RMSE,SFI)，给出了相应的数字滤波方法及效果评价方法；探讨了自然伽玛信号数字滤波器的设计方法，提出了适合自然伽玛测井的混合滤波方案，探讨了混合滤波方案的实现途径；通过对部分数字滤波方法的定量研究，给出了灵活可选的数字滤波系统构成及实现流程；提出的叁种滤波方案，将用于ERA2000成像测井系统，对自然伽玛测井数据进行滤波处理。最后给出了研究结论，并展望了未来研究工作的主要方向。
高小梅[8]2018年在《多分层试井仪电缆遥传井下电路研究》文中研究指明高速遥传技术在石油测井系统中占据着重要的地位,高速、实时的传输数据在测井系统中至关重要。随着科技的不断发展,测井技术也随之不断进步,但是高效率测井电缆数据传输系统研究开发依然是近年来测井技术领域研究的热门领域。针对现在我国电缆传输,速度慢,信号衰减、失真严重等问题,本文在研究国内外遥传技术的基础上,以ST公司的高性能单片机(STM32F407)为微处理器和正交频分复用(OFDM)技术为核心技术,进行了传输系统的研究。本论文首先是对电缆传输以及OFDM技术进行了深入的理论研究,对电缆的传输特性以及OFDM技术的关键技术认真的学习,为下一步系统的设计提高了良好的基础。其次,在理论知识的基础上,提出了系统的总体设计方案。以OFDM技术为核心,采用了(2,1,3)卷积码编码、维特比译码、16QAM映射反映射、IFFT/FFT算法以及D/A转换和A/D转换实现信号调制解调后实时传输,同时因为信道多径效应的影响产生信道干扰(ICI),所以需要插入循环前缀。硬件部分是借助以STM32F407微处理器,对部分电路包括:电源模块、时钟模块、复位模块以及外部接口电路进行设计。最后,在MATLAB软件环境下对系统进行仿真验证。
周玉斌[9]2016年在《可寻址组合测井仪研制》文中研究指明石油测井是石油勘探开发过程中不可或缺的环节。如何提高测井时效和测井质量是石油勘探开发过程中,准确测量地层参数,实现油气层评价的关键问题。用于测量井径和电极系的组合测井仪由于没有使用高速数字遥测技术,所以数据传输速率低。该组合测井仪在测井过程中需下井叁次才能完成所有测井项目,而且组合测井仪不能与感应、声波等仪器组合测井,所以施工效率低。把高速数字遥测技术应用于组合测井仪可同时解决数据传输速率低和施工时效低两大问题。本研究在吸取国内外同类产品技术特点的基础上,结合电子技术与信息处理技术知识,提出了可寻址组合测井仪的研制。其仪器结构主要包括两大部分,一是电子线路;二是推靠器。在电子线路里面设计采用厚膜电路,使其耐温能够达到175°C;使用先进的可编程系统SOC,编制软件完成数据的采集、通讯和控制。推靠器又包括井径推靠臂、微电极推靠臂、微电极极板。微电极极板进行了四方位可调角度的优化设计。此外,还研制了与可寻址组合仪配套的辅助仪器,如3514数字遥测短节、六环软电极和六环硬电极,用以完成高速数字通信和数据采集等工作。可寻址组合测井仪的研制成功,使得原来下井叁次才能完成的测井项目一次即可完成。该仪器能与其他仪器组合测井,提高了仪器的组合能力,解决了水平井测井无法测电极系项目的问题。可寻址组合仪的推靠极板进行了优化设计以后,微电极的测井质量有了很大提高。
陈汉生[10]2013年在《CAN/PCM3508曼码信号转换短节研制》文中研究说明测井又称为地球物理测井技术,在石油勘探和油气开发中有重要的作用,是油气田勘探开发中采用的重要手段。近年来,随着对测井效率和测井的准确性与安全性要求的不断提高,测井工作者对于组合化测井的应用越来越多。组合化测井需要把多种测井仪器挂接在同一个测井系统中进行测井,然后将每一个测井仪器的测井数据上传。然而,不同国家、不同生产厂家生产的测井仪器在信号格式、通信协议等方面都不尽相同。因此,我们常常需要研制各种各样的信号格式转换短节来实现不同国家或厂家生产的测井仪器的挂接。俄罗斯感应测井仪具有分层能力强和探测深度大的优点,其测井曲线包含信息丰富,测量动态范围广,其测井值能更真实地反应地层真电阻率,准确判识储层的含流体性质。我国从本世纪初开始引进俄罗斯感应仪,目前有将近50只俄罗斯感应仪正在国内各大油田进行测井服务。EILOG06测井成套装备是中国石油集团测井有限公司研发的具有完全自主知识产权的集成快速与成像测井系统,具有裸眼井测井、射孔和取心作业能力,其系统整体性能达到了国际同类仪器中的先进水平。为了实现俄罗斯感应测井仪与EILOG06测井成套装备的挂接,需要解决俄罗斯感应测井仪与EILOG06测井成套装备的通信信号的“沟通”问题。俄罗斯感应仪提供PCM3508信号格式的输入输出接口,EILOG06采用CAN总线实现井下仪器之间的可靠、高速通信。因此,我们需要研制CAN/PCM3508格式转换短节来实现俄罗斯感应仪与EILOG06系统的挂接。本文针对俄罗斯感应仪与EILOG06系统的挂接需求,围绕CAN总线通信功能的实现、PCM3508曼码信号的编解码及俄罗斯感应测井仪与测井遥传之间通信协议的制定叁部分内容进行研究,详细介绍了CAN/PCM3508曼码信号转换短节的研制过程。文章第一章主要介绍课题产生背景、意义,概述了主要研究内容；第二章通过分别对俄罗斯感应测井仪和EILOG06测井成套系统的叙述引出俄罗斯感应测井仪对EILOG06测井系统的挂接需求；第叁章通过CAN总线通信功能的实现、PCM3508曼码信号编解码及俄罗斯感应测井仪与测井遥传之间通信协议的制定叁部分详细介绍了系统软硬件的实现过程；第四、五章介绍了该通信转换短节的现场试验效果及结论。目前,该短节已经成功应用到俄罗斯感应测井仪与EILog06测井成套系统的挂接中,试验结果表明,基于此方案设计的短节结构紧凑、功耗低、可靠性高,能胜任俄罗斯感应仪与EILOG06的挂接,实现组合化测井,对于组合化测井系统的升级,进一步提高测井效率具有很高的现实意义。
参考文献：
[1]. 石油勘探仪器中的高速电缆遥传系统研制[D]. 党剑华. 西北工业大学. 2002
[2]. 测井电缆高速数据传输系统研究[D]. 侯永春. 西安石油大学. 2013
[3]. 基于QAM技术的电缆遥传系统的研究[D]. 闫奎. 西安科技大学. 2011
[4]. 高速遥传系统的研究[D]. 王贤彬. 西安科技大学. 2008
[5]. 电缆传输测井高速网络中关键问题的研究[D]. 伍瑞卿. 电子科技大学. 2009
[6]. 测井数据编码接口设计[D]. 朱立江. 吉林大学. 2007
[7]. 500kbps遥传自然伽玛测井仪研制[D]. 任晓荣. 西北工业大学. 2002
[8]. 多分层试井仪电缆遥传井下电路研究[D]. 高小梅. 西安石油大学. 2018
[9]. 可寻址组合测井仪研制[D]. 周玉斌. 中国石油大学(华东). 2016
[10]. CAN/PCM3508曼码信号转换短节研制[D]. 陈汉生. 长江大学. 2013