CN105587313A - 高温小井眼测井遥传***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温小井眼测井遥传***和方法，其中所述***包括：地面设备、测井电缆以及井下仪器；其中所述地面设备通过所述测井电缆与所述井下仪器连接，所述井下仪器通过所述测井电缆与所述地面设备进行数据通信，所述通信使用正交频分复用技术。

Description

高温小井眼测井遥传***和方法

技术领域

本发明总体上涉及测井遥传领域，更具体地涉及高温小井眼测井遥传***和方法。

背景技术

测井，也叫地球物理测井或石油测井，简称测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，又称完井电测，以获得各种石油地质及工程技术资料，即油层深度、厚度等信息，作为完井和开发油田的原始资料。

随着石油勘探开发形势的发展,针对海相地层的超深井的勘探开发力度的加大,8000米左右的高温、高压、超深井将越来越多;同时为降低勘探成本,小直径钻井也越来越多;以及随着开窗侧钻技术的广泛应用,急需超高温超高压的小直径系列测井仪器。

而且，随着测井技术的发展，井下仪器采集的信息更加丰富，需要上传的数据量越来越大。然后，受到小直径井的限制，测井电缆一般只能采用7芯小直径测井电缆，而这种电缆带宽小，受环境因素影响大，信号衰减大、失真大。而且，通过测井电缆传输数据通常采用传统的基带调制技术，其低传输速率也是制约测井仪器和大数据量传输的瓶颈。

因此，现在需要一种在高温小直径井眼测井环境中能够准确大量传输数据的测井遥传技术。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在高温小直径井眼测井环境中准确地、大量地传输数据的测井遥传***和方法，从而尽量减轻或克服上面提到的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种高温小井眼测井遥传***，所述***包括：地面设备、测井电缆以及井下仪器；其中所述地面设备通过所述测井电缆与所述井下仪器连接，所述井下仪器通过所述测井电缆与所述地面设备进行数据通信，所述通信使用正交频分复用技术。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传***中，所述测井电缆是小直径测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传***中，所述测井电缆是多芯测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传***中，所述多芯测井电缆是7芯测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传***中，所述测井电缆的模式5信道为上行信道并且所述测井电缆的模式7信道为下行信道。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传***中，所述上行信道使用T9至T63子信道并且所述下行信道使用T1至T7子信道。

根据本发明的另一方面，提供一种高温小井眼测井遥传方法，所述方法包括：通过测井电缆连接地面设备和井下仪器；所述井下仪器通过所述测井电缆与所述地面设备进行数据通信；使用正交频分复用技术进行所述通信。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传方法中，所述测井电缆是小直径测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传方法中，所述测井电缆是多芯测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传方法中，所述多芯测井电缆是7芯测井电缆。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传方法中，所述测井电缆的模式5信道为上行信道并且所述测井电缆的模式7信道为下行信道。

在根据本发明的一个优选实施例的高温小井眼测井遥传方法中，所述上行信道使用T9至T63子信道并且所述下行信道使用T1至T7子信道。

从上面的内容可以看到，本发明将正交频分复用(OFDM)技术应用于高温小井眼的测井遥传，从而使得该测井遥传***和方法具备了OFDM技术本身所具备的优势，例如相对于传统测井***中采用的基带调制技术具有传输速率高、误码率低、抗干扰能力强的优势。根据本发明的测井遥传***和方法还可以提供高频带利用率，因此在带宽有限的条件下实现了数据的高速传输并且进而解决了小直径测井中的通信瓶颈。

附图说明

下面参考附图进行下列描述，以便可以更透彻地理解本公开内容，在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***所使用的电缆模式的图示；

图3是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***所使用的通信子信道划分的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***的电路框图；

图5是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，在附图中示出了本发明的实施例。然而，可以以许多不同形式来体现本发明，并且不应将其理解为局限于本文阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是透彻和完整的，并将向本领域的技术人员全面传达本发明的范围。相同的附图标记自始至终指示相同的元素。

应理解的是,虽然术语“第一”、“第二”等在本文中可以用来描述各种元素，但这些元素不应受到这些术语的限制。这些术语仅用来将一个元素与另一个区别开。

本文所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，并且并不意图限制本发明。除非上下文明确指明，本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”意图也包括复数形式。还应理解的是当在本文中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其群组的存在或添加。

除非另外定义，本文所使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明所属领域的普通技术人员一般理解的相同的意义。还应理解的是应将本文所使用的术语解释为具有与其在本说明书和相关领域的上下文中的意义一致的意义，并且不应以理想化或过度形式化的意义来进行解释，除非在本文中明确地这样定义。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

参考图1，图1是根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***的示意图。

从图1中可以看到，根据本发明实施例的高温小井眼测井遥传***包括：地面设备、测井电缆以及井下仪器三部分。本领域技术人员应该理解，测井遥传***还可能包括其他辅助设备，例如滑轮，井架等，但是为了不模糊本发明的说明，在此对其他辅助设备不进行描述并且未在图中示出。

在测井遥传***中，地面设备一般可以包括处理测井数据的各种处理器、存储数据的存储器等。井下仪器一般可以包括测井所需要的极板、电极、通信电路、电源等部件，这些部件中的一些位于保温瓶中以保证部件可以在高温高湿的恶劣测井环境中正常工作。地面设备可以通过测井电缆与井下仪器连接。测井电缆在此的作用既具有作为地面设备与井下仪器的通信路径的作用，又具有作为井下仪器的牵引线的作用。因此，一般而言，测井电缆在小井眼中可能具有较小的直径。小直径测井电缆一般指电缆直径小于或等于50mm的测井电缆。通过该测井电缆，井下仪器可以与地面设备进行数据通信以传输测井数据或者由地面设备向井下仪器传输控制命令等。由于传统测井***使用基带调制技术传输数据，所以传统测井***具有传输速率低并且传输数据量小的缺点。针对该缺点，根据本发明，地面设备与井下仪器之间的通信可以使用正交频分复用技术。

正交频分复用，英文原称OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，缩写为OFDM。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰ICI。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

由于正交频分复用的以上优点，根据本发明的测井遥传***利用子载波间的正交性很好地提高了频带利用率并且减轻了码间干扰问题，从而使***具有较强的抗干扰能力和自适应能力，可以在带宽有限的测井电缆上实现数据的高速传输。

如上文所述，根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***中使用的测井电缆可以是小直径测井电缆，这主要是为了适应某些小井眼的井眼直径。此外，根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传***中使用的测井电缆可以是多芯测井电缆且一般而言是7芯测井电缆。7芯测井电缆中的7个芯各自具有不同的作用，因此其具有较为丰富的用途。根据本发明的测井***在使用正交频分复用技术进行通信时可以使用7芯测井电缆的模式5和7分别作为上下行信道。图2中示出了这两个模式随频率衰减的示意图。

在图2中，实线代表模式5的衰减特性并且星线代表模式7的衰减特性。从该图中可以看到，250kHz以上的频率衰减相当严重，这表明信号经过很长的测井电缆传输后很有可能严重失真。而正交频分复用技术却可以充分利用频谱，自适应地为不同子信道分配能量，这就使得在不改变传输电缆特性的情况下可以提供高传输速率。

为了避免同频信号的串扰，上行信道可以使用T9至T63子信道，下行信道可以使用T1-T7子信道，空出T8子信道作为隔离带，T0为直流信道也不使用。在上下行信道中的上述子信道划分在图3中示出。

下面结合图4描述根据本发明的高温小井眼测井遥传***的通信电路框图。

在图4中可以看到，***主要由数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）和模拟电路组成。其中数字信号处理器完成***建立时的训练过程和正常模式时的数据转发。现场可编程门阵列完成对信息的正交频分复用的调制和解调，需要发送的信息经过扰码、RS编码、星座映射、QAM调制和、IFFT处理和***循环前缀之后，按照固定的采样频率写入数模转换器（D/A），再经过带通滤波之后，利用变压器耦合到测井电缆。接收的信号经过接收电路后通过带通滤波滤除带外噪声，之后通过模数转换器（A/D）输入到现场可编程门阵列中。在现场可编程门阵列中可以完成对信号的时域均衡、去CP、FFT、QAM解调、星座解码、RS解码、解扰之后写入接收缓存，等待数字信号处理器的读取。模拟部分完成信号的调理、自动增益控制、滤波以及功率发射等功能。

根据本发明的高温小井眼测井遥传***由于采用了正交频分复用技术进行数据传输，克服了传统测井***数据速率低、数据传输量小的缺点，实现了高速数据传输且稳定可靠，一次下井就可以获得全部测井数据，提高了测井效率。因此，根据本发明的测井***可以节约测井时间和成本。

根据本发明的测井***理论上上行信道速率可以超过800kbps并且下行信道速率可以超过50kbps。实际上两者分别可以达到1035kbps和115kbps。并且在此高传输速率的情况下，***带保温瓶可以在235℃下工作2小时。

此外，根据本发明的高温小井眼测井遥传***可以与LEAP800测井地面***无缝配接，这丰富了***功能，提高了***的集成性。并且，根据本发明的高温小井眼测井遥传***的硬件结构、通信协议可以与LEAP800测井地面***兼容，只需要简单的通过转接头即可直接配接裸眼井马龙头，并且与LEAP800Wellscope地面测井软件完全兼容。

下面结合图5描述根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传方法。图5示出了根据本发明一个实施例的高温小井眼测井遥传方法500的流程图。

在流程图中，所述方法500可以包括步骤S501，通过测井电缆连接地面设备和井下仪器；步骤S502，井下仪器通过测井电缆与地面设备进行数据通信；步骤S503，使用正交频分复用技术进行所述通信。

综上所述，本发明提供了高温小井眼测井遥传***和方法，其中使用了正交频分复用技术进行地面设备与井下仪器之间的通信。该技术的使用使得根据本发明的***和方法具有数据传输速率快、抗干扰能力强、突破了带宽窄造成的数据通信瓶颈且节约测井时间和成本的优势。

虽然上述已经结合附图描述了本发明的具体实施例，但是本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变、修改和等效替代。本领域技术人员还应该理解，本发明不限于所公开的精确形式。上述改变、修改和等效替代都意为落入随附的权利要求书所限定的精神和范围之内。

Claims (12)

1.一种高温小井眼测井遥传***，所述***包括：地面设备、测井电缆以及井下仪器；其中所述地面设备通过所述测井电缆与所述井下仪器连接，所述井下仪器通过所述测井电缆与所述地面设备进行数据通信，所述通信使用正交频分复用技术。

2.根据权利要求1所述的高温小井眼测井遥传***，其中所述测井电缆是小直径测井电缆。

3.根据权利要求1或2所述的高温小井眼测井遥传***，其中所述测井电缆是多芯测井电缆。

4.根据权利要求3所述的高温小井眼测井遥传***，其中所述多芯测井电缆是7芯测井电缆。

5.根据权利要求4所述的高温小井眼测井遥传***，其中所述测井电缆的模式5信道为上行信道并且所述测井电缆的模式7信道为下行信道。

6.根据权利要求5所述的高温小井眼测井遥传***，其中所述上行信道使用T9至T63子信道并且所述下行信道使用T1至T7子信道。

7.一种高温小井眼测井遥传方法，所述方法包括：

通过测井电缆连接地面设备和井下仪器；

所述井下仪器通过所述测井电缆与所述地面设备进行数据通信；

使用正交频分复用技术进行所述通信。

8.根据权利要求7所述高温小井眼测井遥传方法，其中所述测井电缆是小直径测井电缆。

9.根据权利要求7或8述的高温小井眼测井遥传方法，其中所述测井电缆是多芯测井电缆。

10.根据权利要求9所述的高温小井眼测井遥传方法，其中所述多芯测井电缆是7芯测井电缆。

11.根据权利要求10所述的高温小井眼测井遥传方法，其中所述测井电缆的模式5信道为上行信道并且所述测井电缆的模式7信道为下行信道。

12.根据权利要求11所述的高温小井眼测井遥传方法，其中所述上行信道使用T9至T63子信道并且所述下行信道使用T1至T7子信道。