用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，采用的編碼規(guī)則為，將利用8個不同的頻率分為A、B兩組對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，每組4個，A組中的一個頻率與B組中的一個頻率組合代表一個特定代碼，共形成包括0～9、小數(shù)點、奇數(shù)驗證碼、偶數(shù)驗證碼、頻率超范圍的負(fù)值符號、啟停控制指令和備用碼的共16個代碼；傳輸數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個特定的波形作為信號的同步起始碼，然后根據(jù)編碼規(guī)則發(fā)送代碼，每個代碼由兩個與所述編碼規(guī)則對應(yīng)的頻率段組成，每個頻率段均包括數(shù)量相同的多個周期的波形。本發(fā)明中的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，傳輸效率高、可靠性強(qiáng)，而且應(yīng)用其的調(diào)制解調(diào)器體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、維修方便。
【專利說明】用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油氣井測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，油氣田測試作業(yè)中的地面-井下通訊多采用單芯鎧裝電纜傳輸方式。該方式成本較低，但受傳輸介質(zhì)、制造工藝和井下高溫、高壓等惡劣環(huán)境的影響，存在傳輸速度慢、信息量少、信號衰減、失真大等問題，而且電纜傳輸信道的衰減和相移隨信號頻率的增加和電纜長度的增加而急劇增加。
[0003]現(xiàn)有依靠電纜通訊的井下儀器普遍存在速度慢、數(shù)據(jù)傳送不可靠等問題，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析帶來障礙。實際應(yīng)用中，為解決設(shè)備電纜配接問題，多采用將實際使用的電纜與儀器進(jìn)行配接調(diào)試的方法。但該方法存在電纜或儀器更換后必須重新調(diào)配電路、調(diào)試溫度難以確定、配接調(diào)試中電纜卷曲狀態(tài)與展開狀態(tài)特性不同等問題，難以解決井下儀器電纜通訊可靠性難以保證的問題，且增加了工作量和勞動強(qiáng)度。
[0004]單芯電纜的基帶傳輸已經(jīng)不能滿足測試、測井等作業(yè)的高速數(shù)據(jù)傳輸需求，需要采用先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，以提高頻帶利用率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸。采用頻率方式進(jìn)行的電纜通訊較為可靠，并具有較高的電纜適應(yīng)能力，但其傳輸速率有限，難以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸需求。而且由于井下條件限制，對調(diào)制解調(diào)器有體積小、功耗低、耐高溫(150°C以上)及抗震性高等要求。市場上尚無耐高溫性超過150°C的成品通訊集成電路，而依據(jù)現(xiàn)有信號通訊方式采用散件自制調(diào)制解調(diào)器，電路過于復(fù)雜，元件應(yīng)用較多，不能滿足油田應(yīng)用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，傳輸效率高、可靠性強(qiáng)，而且應(yīng)用其的調(diào)制解調(diào)器體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、維修方便。
[0006]因此，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，采用的編碼規(guī)則為，將利用8個不同的頻率分為A、B兩組對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，每組4個，A組中的一個頻率與B組中的一個頻率組合代表一個特定代碼，共形成包括0?9、小數(shù)點、奇數(shù)驗證碼、偶數(shù)驗證碼、頻率超范圍的負(fù)值符號、啟?？刂浦噶詈蛡溆么a的共16個代碼；
[0008]傳輸數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個特定的波形作為信號的同步起始碼，然后根據(jù)編碼規(guī)則發(fā)送代碼，每個代碼由兩個與所述編碼規(guī)則對應(yīng)的頻率段組成，每個頻率段均包括數(shù)量相同的多個周期的波形。
[0009]在該技術(shù)方案中，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離井下單芯電纜的高速、高可靠性通訊，應(yīng)用該方法設(shè)計能夠大大簡化電路設(shè)計，應(yīng)用該技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、維修方便等優(yōu)勢，且避免了采用通訊專用集成電路不耐高溫電路難以設(shè)計的技術(shù)難題；該方法有效解決了油田中采用單芯鎧裝電纜進(jìn)行通訊的井下儀器與電纜不適應(yīng)的問題，提高了信號傳輸?shù)乃俣群涂煽啃裕瑐鬏斔俣茸阋詽M足目前行業(yè)需要的大多數(shù)測井儀器的通信需求，通信性能穩(wěn)定，適應(yīng)性較強(qiáng)，免去了施工作業(yè)前電纜與儀器進(jìn)行配接調(diào)試的步驟。
[0010]在該技術(shù)方案中，采用自適應(yīng)盲均衡的電路設(shè)計方法，使用專門的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行井下儀器與地面的通訊，調(diào)制解調(diào)器采用頻率調(diào)制與雙音多頻DTMF格式相結(jié)合的新型“類DTMF”信號格式，“解決了通訊速度較低、電纜適應(yīng)能力和可靠性較差的問題。
[0011]在數(shù)據(jù)傳輸中，由于存在信號干擾，所以每個頻率段均包括多個周期可以有效地抵抗干擾，但是每個頻率段中包括太多的周期又會影響數(shù)據(jù)的傳輸速率。根據(jù)實踐經(jīng)驗總結(jié)，每個頻率段包括的波形的周期數(shù)量采用5?10個，既可以保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，又可以保證滿足實際需要的傳輸速率。
[0012]所述8個頻率的數(shù)值均介于10000Hz和12000Hz之間，既可以保證數(shù)據(jù)的傳輸速度，又能夠滿足井下測試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的需要。
[0013]所述的特定波形可以為一個周期預(yù)設(shè)頻率的方波波形，例如采用一個周期的1000Hz的方波作為信號的同步起始碼。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法中編碼規(guī)則的不意圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法產(chǎn)生的信號格式的示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，采用的編碼規(guī)則為，將利用8個不同的頻率分為A、B兩組對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，每組4個，A組中的一個頻率與B組中的一個頻率組合代表一個特定代碼，共形成包括0?9、小數(shù)點、奇數(shù)驗證碼、偶數(shù)驗證碼、頻率超范圍的負(fù)值符號、啟停控制指令和備用碼的共16個代碼；
[0018]傳輸數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個特定的波形作為信號的同步起始碼，然后根據(jù)編碼規(guī)則發(fā)送代碼，每個代碼由兩個與所述編碼規(guī)則對應(yīng)的頻率段組成，每個頻率段均包括數(shù)量相同的多個周期的波形。
[0019]其中，同步起始碼對應(yīng)的波形其頻率應(yīng)當(dāng)與編碼規(guī)則中的8個頻率不同，以避免發(fā)生沖突，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的常識，不再贅述；啟?？刂浦噶钍侵赶驍?shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)送該指令以控制數(shù)據(jù)發(fā)送的啟動與停止，備用代碼留作備用。
[0020]編碼規(guī)則具體可以如圖1中所示,8個不同頻率組合形成16個代碼，使用不同頻率組合代表0-9十個數(shù)字，符號代表小數(shù)點，A代表奇數(shù)驗證碼，B代表偶數(shù)驗證碼，C代表啟?？刂浦噶?，D為備用指令，“#”代表數(shù)值超出測量范圍的負(fù)值符號。以滿量程0-10000pSi，最大測溫范圍0-150°C，精度范圍小數(shù)點后2位的電子壓力計數(shù)據(jù)傳輸為例，其信號格式如圖2中所示，首先采用一個周期的1000Hz的方波作為信號的同步起始碼，然后每兩個頻率段代表一個代碼，每個頻率段內(nèi)均包括5個周期的波形。
[0021]在該技術(shù)方案中，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離井下單芯電纜的高速、高可靠性通訊，應(yīng)用該方法設(shè)計能夠大大簡化電路設(shè)計，應(yīng)用該技術(shù)的調(diào)制解調(diào)器具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、維修方便等優(yōu)勢，且避免了采用通訊專用集成電路不耐高溫電路難以設(shè)計的技術(shù)難題；該方法有效解決了油田中采用單芯鎧裝電纜進(jìn)行通訊的井下儀器與電纜不適應(yīng)的問題，提高了信號傳輸?shù)乃俣群涂煽啃?，傳輸速度足以滿足目前行業(yè)需要的大多數(shù)測井儀器的通信需求，通信性能穩(wěn)定，適應(yīng)性較強(qiáng)，免去了施工作業(yè)前電纜與儀器進(jìn)行配接調(diào)試的步驟。
[0022]在該技術(shù)方案中，采用自適應(yīng)盲均衡的電路設(shè)計方法，使用專門的調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行井下儀器與地面的通訊，調(diào)制解調(diào)器采用頻率調(diào)制與雙音多頻DTMF格式相結(jié)合的新型“類DTMF”信號格式，“解決了通訊速度較低、電纜適應(yīng)能力和可靠性較差的問題。
[0023]此項技術(shù)適用于單芯電纜油氣井測試、測井作業(yè)中的地面系統(tǒng)與井下工具的信號傳輸，能夠大大簡化現(xiàn)有的井下設(shè)備通信電路，縮小調(diào)制解調(diào)器的體積，降低其功耗，并解決了現(xiàn)有通訊集成電路難以進(jìn)行耐高溫設(shè)計的問題，大大提高了井下工具的遠(yuǎn)距離通訊速度、保證了其通訊穩(wěn)定性和自適應(yīng)性。其通訊速度可滿足行業(yè)所需，除成像測井外的所有測井儀器的通訊要求。免去了復(fù)雜的電纜調(diào)試，簡化了操作流程，保證了測井結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此項技術(shù)是目前油田單芯電纜試井、測井高速傳輸技術(shù)的一項突破，將填補(bǔ)國內(nèi)該類技術(shù)的一項空白，具有樂觀的推廣使用前景。
[0024]在數(shù)據(jù)傳輸中，由于存在信號干擾，所以每個頻率段均包括多個周期可以有效地抵抗干擾，但是每個頻率段中包括太多的周期又會影響數(shù)據(jù)的傳輸速率。根據(jù)實踐經(jīng)驗總結(jié)，每個頻率段包括的波形的周期數(shù)量采用5?10個，既可以保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性，又可以保證滿足實際需要的傳輸速率。
[0025]另外，所述8個頻率的大小會影響數(shù)據(jù)的傳輸速率和準(zhǔn)確度，頻率越小準(zhǔn)確性越高但是速度越慢，頻率越高速度越快但是準(zhǔn)確度降低，經(jīng)過實踐檢驗，采用10000?12000Hz的頻率段最佳，既可以保證數(shù)據(jù)的傳輸速度，又能夠滿足井下測試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的需要，根據(jù)統(tǒng)計采用圖1中所示實施例的頻率段誤碼率低至10-6。
[0026]所述的特定波形可以為一個周期預(yù)設(shè)頻率的方波波形，例如如圖2中所示采用一個周期的1000Hz的方波作為信號的同步起始碼。
[0027]綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于: 采用的編碼規(guī)則為，將利用8個不同的頻率分為A、B兩組對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，每組4個，A組中的一個頻率與B組中的一個頻率組合代表一個特定代碼，共形成包括0?9、小數(shù)點、奇數(shù)驗證碼、偶數(shù)驗證碼、頻率超范圍的負(fù)值符號、啟?？刂浦噶詈蛡溆么a的共16個代碼； 傳輸數(shù)據(jù)時，首先發(fā)送一個特定的波形作為信號的同步起始碼，然后根據(jù)編碼規(guī)則發(fā)送代碼，每個代碼由兩個與所述編碼規(guī)則對應(yīng)的頻率段組成，每個頻率段均包括數(shù)量相同的多個周期的波形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，每個頻率段包括的波形的周期數(shù)量為5?10個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述8個頻率的數(shù)值均介于10000Hz和12000Hz之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于井下單芯長電纜通訊的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，所述的特定波形為一個周期預(yù)設(shè)頻率的方波波形。
【文檔編號】E21B47/12GK104314557SQ201410417915
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月23日
【發(fā)明者】吳秋來, 高碩 , 賈琳珊, 杜成良, 朱禮斌, 賈文義 申請人:中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司