為滿足測井過程中需要實時準(zhǔn)確獲得井下溫度壓力等相關(guān)數(shù)據(jù),以及測試人員對井下工作系統(tǒng)的遠(yuǎn)距離實時操作的需求,設(shè)計了一種新型遠(yuǎn)距離無線雙向通信檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由井下模塊與地面模塊組成。針對井下通信信道復(fù)雜,上行下行信號需在同一信道中傳輸,信號衰減嚴(yán)重且信噪比低的難點,設(shè)計了基于時頻分復(fù)用協(xié)議的低頻電磁場信道,并采用小波去噪等方法解決微弱信號測量的難題。試驗表明,該系統(tǒng)在實地工況下首次成功實現(xiàn)套管井中的雙向通信,對測井等遠(yuǎn)距離檢測技術(shù)發(fā)展具有積極意義。 

【文章來源】：電測與儀表. 2020年15期 北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 雙向通信檢測系統(tǒng)構(gòu)架圖

在該協(xié)議中，井下模塊的時隙被劃分為發(fā)送數(shù)據(jù)、休眠和接收指令三個部分循環(huán)進(jìn)行。地面模塊則分為信號接收與指令發(fā)射兩個部分。在系統(tǒng)工作時，地面模塊向井下發(fā)送開機(jī)指令與發(fā)射數(shù)據(jù)指令，井下模塊開機(jī)后根據(jù)指令發(fā)射實時測量數(shù)據(jù)后進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時地面模塊進(jìn)入信號接收狀態(tài)并接收井下數(shù)據(jù)。地面裝置接收數(shù)據(jù)后，在人為控制下向井下裝置繼續(xù)發(fā)送人為設(shè)定的指令，例如停止發(fā)射或繼續(xù)發(fā)射等指令。井下裝置在休眠狀態(tài)中檢測到地面指令后，根據(jù)地面指令執(zhí)行命令，進(jìn)入下一個工作循環(huán)。基于此設(shè)計，同一時刻信道中僅會存在上行數(shù)據(jù)和下行指令中的一個，實現(xiàn)兩者在同一信道中傳輸，且可通過人為控制地面模塊的工作狀態(tài)控制系統(tǒng)通信方向。協(xié)議中時隙分配如圖2所示。同時井下數(shù)據(jù)上行和地面指令下行采用不同的頻段。在載頻的選取中，考慮到頻率越低，地層對電磁波的衰減越小[7]，但同時頻率越低，帶寬越窄，數(shù)據(jù)傳輸速度越慢，需對兩者折中考慮。同時，載頻的選擇也需考慮接收裝置所使用的采集卡的采樣率是由載頻設(shè)定的。綜上考慮，選擇上行數(shù)據(jù)為載頻為6.25 Hz的調(diào)制信號，下行指令為載頻為2.5 Hz的調(diào)制信號。

為實現(xiàn)檢測系統(tǒng)信號的雙向傳輸，系統(tǒng)整體構(gòu)架已在圖1中給出。系統(tǒng)設(shè)計的模塊圖如圖3所示，由井下模塊與地面模塊組成。系統(tǒng)基于時頻分復(fù)用協(xié)議工作。井下模塊包含井下發(fā)射模塊和井下接收模塊，并與井下測試用傳感器連接。傳感器使用310-38-520系列傳感器。該傳感器可用于測量范圍為0-35 000 PSIA與-40℃～+218℃的壓力與溫度數(shù)據(jù)。井下模塊使用單片機(jī)AT 90CAN128進(jìn)行整體控制，使用XR-2211芯片進(jìn)行解調(diào)，使用AD 7399進(jìn)行DA輸出。上行通信時，井下發(fā)射模塊將傳感器得到的數(shù)據(jù)解調(diào)后通過低頻電磁場信道向地面發(fā)送。井下裝置的休眠過程則基于單片機(jī)的Standby模式，即在休眠的同時以極低的電流維持時間基準(zhǔn)，并具有對指令的快速啟動能力。在地面指令下行傳輸時，井下接收模塊檢測指令，單片機(jī)根據(jù)指令調(diào)整自身的工作狀態(tài)。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2945296