CN112350804B - 用于套管井极低频信道的通信装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于套管井极低频信道的通信方法及装置。其中，通信装置包括井下终端及地面终端；井下终端被配置为，获取表示待传输数据的n进制数据组，n为大于1的整数，按照数组配置规则划分n进制数据组为位数相同的至少两个中间数据组，判断当前通信模式，在判断通信模式为通信速率优化模式后，通过叠加调制解调规则调制所有的中间数据组为待传输信号，沿一套管井信道发送待传输信号到地面终端；地面终端配置为，根据叠加调制解调规则解调待传输信号为中间数据组；根据数组配置规则及所有的中间数据组获取表示待传输数据的n进制数据组。本发明能够在极低电阻率的套管井信道下维持信号传输的效率。

Description

用于套管井极低频信道的通信装置及方法

技术领域

本发明涉及石油化工领域，具体而言，涉及一种用于套管井极低频信道的通信装置及装置。

背景技术

传统油气行业面向智能化发展是时代趋势，在此背景下，“智慧油田”的概念应运而生。

信息化是智能化的基础，但是国内油气开采作业过程中仍受限于现有技术，无法做到对井下作业数据的实时监测。

因此，实时监测井下作业的工程参数和地质参数设计是油气开采工程的重要课题。

目前，较为主流的发展趋势是取代传统的有线电缆传输，发展长距离无线传输技术，目前长距离无线传输仍存在以下问题：

声波信号在油管接头处衰减很大，同时受工程作业噪声影响大，严重影响信号传输。

套管井信道环境电阻率极低，对电磁波信号强度衰减较大。

油井通信需求距离较远，而长距离电磁波通信载波通常使用低频载波，导致信道传输带宽较小，传输速率较慢。

通信中使用的诸如跳频通信与OFDM等新型通信方式在提高了信噪比的同时，降低了通信速率。同时井下空间狭小，硬件体积受限，复杂通信方式实现较为困难。

油井空间狭小，环境复杂，对通信装置硬件体积硬件耐温等技术指标有较高要求，导致诸如跳频通信与OFDM等新型通信方式的实现较为困难。

发明内容

本发明实施例至少公开一种用于套管井极低频信道的通信装置。

具体的，所述通信装置包括至少一井下终端及一地面终端；

所述井下终端被配置为，获取表示待传输数据的n进制数据组，n为大于1的整数，按照数组配置规则划分所述n进制数据组为位数相同的至少两个中间数据组，判断当前通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式，在判断所述通信模式为通信速率优化模式后，通过一叠加调制解调规则调制所有的所述中间数据组为一待传输信号，沿一套管井信道发送所述待传输信号到所述地面终端；所述地面终端配置为，根据所述叠加调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组；根据所述数组配置规则及所有的中间数据组获取表示待传输数据的所述n进制数据组。

进一步的，本实施例公开一种油气开采***。油气开采***包括套管及油管；所述套管钻进的连通地层及油层；所述油管间隙的配合在所述套管内；所述套管及所述油管的间隙填充有井底液，所述套管及所述油管的间隙及所述井底液组成所述套管井信道；所述井下终端浸没在井底液内，并且安装在所述油管，所述地面终端部署在地层。

进一步的，本实施例公开一种通信方法。所述方法被执行时步骤包括：井下终端获取一表示待传输数据的n进制数据组，n为大于1的整数；井下终端按照一数组配置规则划分所述n进制数据组为位数相同的至少两个中间数据组；井下终端判断当前通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式；井下终端在判断所述通信模式为通信速率优化模式后，通过一叠加调制解调规则调制所有的所述中间数据组为一待传输信号；井下终端沿一套管井信道发送所述待传输信号到外部；地面终端根据所述叠加调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组；地面终端根据所述数组配置规则及所有的中间数据组获取表示待传输数据的所述n进制数据组。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例中通信装置的结构图；

图2（a）为实施例中井下终端执行的流程图；

图2（b）为实施例中地面终端执行的流程图；

图3为实施例中S410被执行的流程图；

图4为实施例中S420被执行的流程图；

图5为实施例中通过频移振幅叠加调制解调规则调制的待传输信号；

图6为实施例中通过频移键控调制解调规则调制的待传输信号；

图7为实施例中应用的油气开采***结构图。

具体实施方式

现在将详细地参考实施方案，这些实施方案的示例在附图中示出。下面的详细描述中示出许多具体细节，以便提供对各种所描述的实施方案的充分理解。但是，对本领域的普通技术人员将显而易见的是，各种所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在其他情况下，没有详细地描述众所周知的方法、过程、部件、电路和网络，以免不必要地使实施方案的各方面晦涩难懂。

还将理解的是，虽然在一些情况下，术语“第一”、“第二”等在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受到这些术语限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一接触可被命名为第二接触，并且类似地，第二接触可被命名为第一接触，而不脱离各种所描述的实施方案的范围。第一接触和第二接触两者都是接触，但是它们不是同一接触。

在本文中对各种所描述的实施方案的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施方案的目的，而并非旨在进行限制。如在对各种所述实施方案中的描述和所附权利要求书中所使用的那样，单数形式“一个”(“a”、“an”)和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地指示。还将理解的是，本文中所使用的术语“和/或”是指并且涵盖相关联地列出的项目中的一个或多个项目的任何和全部可能的组合。还将理解的是，术语“包括”(“includes”、“including”、“comprises”和/或“comprising”)在本说明书中使用时是指定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其分组。

如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”(“when”或“upon”)或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为意思是“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

本实施例公开一种用于套管井极低频信道的通信装置。本实施例中通信装置能够在通信质量复杂变化的套管井信道中有选择的保障信号传输的效率或质量。

本实施例中通信装置包括部署在套管井中的井下终端及部署在地层上的地面终端。

请参考图1，本实施例中井下终端包括数据采集模块、第一处理器及第一通信模块。

数据采集模块配置有若干接口及匹配各自接口的协议，如TTL、RS485、RS232、zigbee、lora等。数据采集模块用于通过无线链路和/或有线链路汇集需要向地面终端发送的待传输数据；待传输数据包括但不限于井下终端、井下各传感器的状态信息，井下传感器的传感数据，传感数据有如套管井和/或油管内的某数据、井下液体的流动数据等。

数据采集模块用于将汇集的待传输数据根据当前的通信速率优化模式或通信质量优化模式调制为待传输信号。

第一通信模块将调制出的待传输信号通过套管井中的极低频信道发送到套管井外的地面终端。

具体的，本实施例中井下终端实施对待传输信号的调制步骤在图2（a）及图2（b）中示出。

S100、第一处理器获取表示待传输数据的n进制数据组，n为正整数。

其中，根据待传输数据属性及取值范围等，第一处理器可以对n的取值进行选择。

S200、第一处理器按照一数组配置规则划分n进制数据组为位数相同的第一中间数据组及第二中间数据组。

其中，位数是奇数的n进制数据组，需要在n进制数据组中补位奇数个位数。优选地，在n进制数据组的末端补位一个数值为0的位数。那么第一中间数据组及第二中间数据组的位数，在n为偶数时是n/2；在n为奇数时是（n+1）/2。

优选的，数组配置规则是按照从左往右的划分第一中间数据组及第二中间数据组。那么，位于左边的第一数据组为待传输数据的高位，位于右边的第二数据组为待传输数据的低位。在信号传输过程中，优先保证第一数据组的准确性是，提高传输精度的优选项。

S300、第一处理器判断当前第一处理器配置的通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式；在判断通信模式为通信速率优化模式后进入S410，在判断通信质量优化模式后进入S420。

S410、第一处理器在判断通信模式为通信速率优化模式后默认当前的套井管的极低频信道处于通信质量较好的信道状态；因此第一处理器通过一预先配置的频移振幅叠加调制解调规则调制第一中间数据组及第二中间数据组为待传输信号。

其中，本实施例中提高通信速率的方式是通过频率及振幅的叠加，实现使一位码元能够承载复数的信息。那么，本实施例中第一处理器是通过振幅频移叠加调制规则调制待传输信号。

同时，前述实施例中已阐明第一数据组表示为一待传输数据的高位，第二数据组表示为一待传输数据的低位；再结合电磁信号在套管井中振幅衰减明显于频率衰减的特点。那么本实施例优选的对第一数据组进行频移键控调制，对第二数据组进行振幅键控调制，使本实施例中待传输信号优先保证对第一数据组的表示。

S420、第一处理器在判断通信模式为通信质量优化模式后后默认当前的套井管的极低频信道处于通信质量较差的信道状态；因此第一处理器通过一频移键控调制解调规则或一振幅键控调制解调规则分别调制第一中间数据组和第二数据组为频移键控或振幅键控后的待传输子信号，以及组合这些待传输子信号为待传输信号。

S500、第一处理器沿一套管井信道发送待传输信号到地面终端。

通过上述技术方案，本实施例在通信速率优化模式下压缩待传输信号的长度，增加码元承载的信息，使井下终端在单位时间内能够向地面终端发送更多的信息，提高本实施例中通信装置的通信效率；在通信质量优化模式下通过频移键控或振幅键控的调制方式使使井下终端向地面终端发送信息更加稳定。

优选的，对于n取值为2，待传输信号中的码元表示如下。

；

其中，

，

表示为码元的频率；

为码元的时间宽度，表示为待传输信号中的时间长度；

是第n为码元的相位常数，以2π为模，取值为0或者π；A表示为码元的振幅。

其中，

，

用来表示二进制码元中的1和0，

用来表示二进制码元中的0。

优化的，本实施例中在图3中示出第一处理器在S410中调制待传输信号的具体步骤。

S411、第一处理器根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的x种不同频率{f1,f2..fx},以及确定用于振幅键控调制的x种不同振幅{A1,A2..Ax}。

其中，x为大于或等于n的整数，即第一中间数据组或第二中间数据组中的每个码元的取值，应当都能够通过对应的频率或振幅进行表示；例如，第一中间数据组的某位码元取值为1时，码元对应的频率是f1，或对应的振幅是A1。

S412、第一处理器选取位数与第一中间数据组相同的待传输信号。

优选的，本实施例在S412中选取待传输信号时，在待传输信号的前端增加有同步位，在后端增加有用于奇偶校验或其他校验方式的校验位。

S413、第一处理器通过频移键控调制第一中间数据组，使第一中间数据组中每位码元的数值表示为待传输信号中对应码元的频率；以及通过振幅键控调制第二中间数据组，使第二中间数据组中每位码元的数值表示为待传输信号中对应码元的振幅。

其中，待传输信号的每位码元的频率表示为第一数据组中对应位数的数值，振幅表示为第二数据组中对应位数的数组。

优化的，本实施例中在图4中示出第一处理器在S420中调制待传输信号的具体步骤。

S421、第一处理器根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的x种不同频率{f1,f2..fx}，或确定用于振幅键控调制的x种不同振幅{A1,A2..Ax}。

其中，x为大于或等于n的整数，即第一中间数据组及第二中间数据组中的每个码元的取值，应当都能够通过对应的频率进行表示；例如，第一中间数据组或第二中间数据组的某位码元取值为1时，码元对应的频率是f1。

S422、第一处理器通过频移键控分别的调制第一中间数据组及第二中间数据组，使第一中间数据组及第二中间数据组中每位码元的数值表示为各自待传输子信号中对应码元的频率。

S423、按照数组配置规则组合两个待传输子信号为待传输信号。

优选的，本实施例S423中亦能够通过振幅键控来调制第一中间数据组及第二中间数据组。

为了更加充分的对本实施例中井下终端所执行的步骤进行说明。

本实施例以井下终端向地面终端发送通过从某传感器获取的井下某段井底液的某数据为例，某传感数据是109。

同时，假定传感器采集的传感数据一般在0到200之间，因此在n取值为2时，二进制数据组能够很好的表示待传输的传感数据。同时，表示200的二进制数据组为1101101，那么表示该传感数据的二进制数据组的位数是奇数7。

S100、第一处理器获取表示109的二进制数据组，即1101101。

S200、第一处理器补位二进制数据组为11011010，同时划分n进制数据组为位数相同的第一中间数据组及第二中间数据组。那么第一中间数据组及第二中间数据组都是4位数，其中第一中间数据组是1101，第二中间数据组是1010。

S300、第一处理器判断当前第一处理器配置的通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式；在判断通信模式为通信速率优化模式后进入S411，在判断通信质量优化模式后进入S421。

S411、第一处理器根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的2种不同频率{f1,f2},以及确定用于振幅键控调制的2种不同振幅{A1,A2}。

S412、第一处理器选取位数与第一中间数据组相同的待传输信号,同时在一中间数据组的前端增加由若干位数组成的同步位，在后端增加由若干位数组成的奇偶数的校验位。

S413、第一处理器通过频移键控调制第一中间数据组，获取图5中待传输信号每位码元的频率，即{f1,f1,f0,f1}。通过振幅键控调制第二中间数据组，获取图5中待传输信号每位的码元振幅，即{A1,A0,A1,A0}。

S421、第一处理器根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的2种不同频率{f1,f2}，或确定用于振幅键控调制的n种不同振幅{A1,A2}。

S422、第一处理器通过频移键控分别的调制第一中间数据组及第二中间数据组，使第一中间数据组及第二中间数据组中每位码元的数值表示为各自待传输子信号中对应码元的频率，即{f1,f1,f0,f1}及{f1,f0,f1,f0}

S423、按照数组配置规则组合两个待传输子信号为图6中的待传输信号，即{f1,f1,f0,f1,f1,f0,f1,f0}。

当然，本实施例S423中亦能够通过振幅键控来调制第一中间数据组及第二中间数据组，获取待传输信号，即{A1,A1,A0,A1,A1,A0,A1,A0}。

请参考图1，本实施例中地面终端包括第二通信模块、若干带通滤波器、存储器及第二处理器。

其中，第二通信模块用于接收第一通信模块发送的待传输信号。若干带通滤波器根据允许的频段滤波待传输信号。存储器主要包括存储程序区和存储数据区；其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序，以及本实施例涉及的程序等。以及，存储数据区可存储根据使用所创建的数据，包括本实施例外涉及的显示屏上显示的应用的相关设置信息或使用情况信息等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件，及其他易失性固态存储器件。第二处理器提供高速运算能力，能够调用及执行存储器中存储的程序。

具体的，本实施例中地面终端实施对待传输信号的解调步骤在图2中示出。

S600、第二处理器判断当前通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式；在判断通信模式为通信速率优化模式后进入S710，在判断通信质量优化模式后进入S720。

优选的，第二处理器解调前获取待传输信号的同步位及校验位。第二处理器根据同步位确定待传输信号的起始位置；同时，通过当前的通信模式确认当前待传输信号的终止位置。

S710、选取x个不同的带通滤波器，x个不同的带通滤波器的频率分别对应{f1,f2...fx}。第二处理器将待解调的待传输信号分别通过x个带通滤波器后x个滤波信号，再通过比较每个滤波信号各自的振幅与振幅{A1,A2...Ax}，确定每个滤波信号的振幅大小。第二处理器合并所有的滤波信号为待传输信号，以及配置待传输信号中对应码元的振幅。第二处理器根据阈值的频移振幅叠加调制解调规则获取待传输信号对应的n进制数据组。

S720、选取x个不同的带通滤波器，x个不同的带通滤波器的频率分别对应{f1,f2...fx}。第二处理器将待解调的待传输信号分别通过x个带通滤波器后x个滤波信号。第二处理器合并所有的滤波信号为待传输信号。第二处理器根据阈值的频移键控调制解调规则解调待传输信号对应的n进制数据组。

当然，在先步骤中如果使用振幅键控规则调制待传输信号，那么当前中亦能够通过振幅键控规则获取n进制数据组。

S800、第二处理器在根据校验位判断解调后n进制数据组的准确性，校验位优选的是奇偶校验。

S900、第二处理器根据待传输信号的质量及待传输数据的数据正确性评价当前套管井信道的通信质量。

优选的，根据待传输信号的振幅及丢包率、n进制数据组的数据正确性综合的评价当前套管井极低频信道的通信质量。如待传输信号的振幅部分极低或解调过程中掉包率较高或n进制数据组的数据出现较多且明显的错误，则判断当前的通信质量较差，不应使用通信速率优化模式。

S1000、第二处理器根据通信质量选择通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式，以及根据选择的通信模式生成一控制指令。

优选的，控制指令是一二进制数据，即0或1；0表示通信质量优化模式，1表示通信质量优化模式。

S1100、第二处理器通过第二通信模块沿套管井信道发送控制指令到第一通信模块。

S1200、第一处理器通过第一通信模块接收控制指令，以及根据控制指令调节当前的通信模式。

通过上述技术方案，本实施例中地面终端解调待传输信号，以及根据待传输信号获取n进制数据组，再根据相应的调制解调规则能够对待传输数据进行读取；同时，地面终端根据待传输信号的信号质量、待传输数据的数据正确性来判断当前套管井极低频信道的通信质量优劣，进而反馈的控制井下终端选用合理的通信模式，保证本实施例中通信装置的信号传输始终维持高效或稳定。

进一步的，本实施例公开一种实施前述井下终端及地面终端工作步骤的通信方法。通信方法被执行时执行的步骤S100到S1200。

同时，通信方法在执行上述步骤时全部或部分的步骤不局限在被井下终端和/或地面终端执行，如S710到S1200被执行在一云端的服务器，服务器通过与地面终端的交互获取及输出相关数据，以及执行步骤中对相关数据的处理。

进一步的，为了作出更加清楚的说明，本实施例公开一种应用通信装置的油气开采***以供参考。

请参考图7，本实施例中油气开采***包括套管4、油管5、井下终端1及地面终端2。

其中，套管4是在油气开采时通过钻井安装到地下的金属管道井。油管5是用于运输油气的金属管道。套管4及油管5为双层同轴管筒结构，油管5间隙的配合在套管4中。套管4及油管5的间隙填充有井底液6，井底液6一般由清水、泥浆、油等成分混合组成。井下终端1浸没在井底液6内，并且安装在油管5，地面终端2部署在地层3。

因此，套管井的信道中包括极低电阻率的金属的套管4及油管5，组分复杂且不稳定的井底液6、随井入地深度成分结构均变化的地层3。那么套管井的信道对电磁波信号的传输与调制解调干扰极大，具体是对电磁波信号的振幅衰减及噪声干扰。同时，井底液6与地层3的不稳定性，使套管井的信道变化复杂，难以通过客观的定量分析提高通信质量。

进一步的，在本发明另有一实施例公开一种通信装置。本实施例中通信装置的部分流程作出优化。

在S200中，第一处理器按照一数组配置规则配置n进制数据组为位数相同的m个中间数据组，m为大于2的整数。

在S411中，第一处理器根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的x种不同频率{f1,f2..fn}，确定用于振幅键控调制的n种不同振幅{A1,A2..An}，确定用于矢量振幅键调制的

种不同的矢量振幅。

在S412中，第一处理器选取位数与一中间数据组相同的待传输信号；

在S413中，第一处理器选择一中间数据组为基础数据组，其他中间数据组为叠加数据组；通过频移键控或振幅键控调制基础数据组，使基础数据组中每位码元的数值表示为待传输信号中对应码元的频率或振幅。第一处理器通过矢量振幅键控键控调制叠加数据组，其他中间数据组中每位码元的数值表示为待传输信号中对应码元的矢量振幅。

那么通过上述技术方案，本实施例能够进一步的压缩待传输信号的长度，即将n进制数据组划分为三个及以上的中间数据组。同时通过频率的数值或振幅的数值表示基础数据组的码元，以及通过在一个码元长度内呈矢量数值变化的矢量振幅变化来表示一个或更多的非基础数据组，如在一个码元的时间长度内振幅起始为0，终止为1，表示为A0-2或f0-2，或在一个码元的时间长度内振幅起始为0，中间为1，终止为0，表示为A0-1-0。

通过上述技术方案，本实施例的通信装置引入或矢量振幅变化对码元的表示,能够进一步的增加待传输信号中每个码元所承载的信息，进而提高通信效率。

对此，本实施例能够进一步的将通信速率优化模式划分为优先级不同的一级速率优化模式及二级速率优化模式。

那么，二级速率优化模式与一级速率优化模式相比，本实施例第一处理器将在S200中更多数量的划分中间数据组，即进一步的压缩待传输信号的信号长度，进而提高单位时间内井下终端向地面终端发送的信号数量。

相应的，在S1000中第二处理器将根据通信质量选择通信模式为一级速率优化模式、二级速率优化模式或通信质量优化模式。

当然，本实施例的通信装置同样能够划分出更多不同优先级的速率优化模式。

如本文所使用的，术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“用于”应当理解为“至少部分地用于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。本文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

应当注意，本公开的实施例可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行***，例如微第二处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在第二处理器控制代码中来实现，例如在可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开的方法的操作，但是这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤组合为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。还应当注意，根据本公开的两个或更多装置的特征和功能可以在一个装置中具体化。反之，上文描述的一个装置的特征和功能可以进一步划分为由多个装置来具体化。

虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的具体实施例。本公开旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。

以上该仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

所述通信装置包括至少一井下终端及一地面终端；

所述井下终端被配置为，

获取表示待传输数据的n进制数据组，n为大于1的整数，

按照数组配置规则划分所述n进制数据组为位数相同的第一中间数据组及第二中间数据组；

判断当前通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式，

在判断所述通信模式为通信速率优化模式后，通过一叠加调制解调规则调制所有的所述中间数据组为一待传输信号，

沿一套管井信道发送所述待传输信号到所述地面终端；

所述地面终端配置为，

根据所述叠加调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组；

根据所述数组配置规则及所有的中间数据组获取表示待传输数据的所述n进制数据组；

所述井下终端通过所述叠加调制解调规则调制所述待传输信号，被配置为：

根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的n种不同频率{f1,f2..fn},以及确定用于振幅键控调制的n种不同振幅{A1,A2..An}；

选取位数与所述第一中间数据组相同的所述待传输信号；

通过频移键控调制所述第一中间数据组，使所述第一中间数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的频率，以及通过振幅键控调制所述第二中间数据组，使所述第二中间数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的振幅。

2.如权利要求1所述的用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

所述井下终端在判断所述通信模式为通信质量优化模式后，通过一频移键控调制解调规则或一振幅键控调制解调规则分别的调制所述中间数据组为待传输子信号，以及组合所有的所述待传输子信号为所述待传输信号；

所述地面终端根据所述频移键控调制解调规则或振幅键控调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组。

3.如权利要求1所述的用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

在n取值为2时，通过频移键控调制后所述待传输信号中对应的码元表示为：

；

，

表示为码元的频率；

为码元的时间宽度，表示为所述待传输信号中的时间长度；

是第n为码元的相位常数，以2π为模，取值为0或者π；A表示为码元的振幅；

，

用来表示二进制码元中的1和0，

用来表示二进制码元中的0。

4.如权利要求1所述的用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

所述井下终端按照一数组配置规则配置所述n进制数据组为位数相同的m个所述中间数据组，m为大于2的整数；

所述井下终端通过所述叠加调制解调规则调制所述待传输信号，被配置为：

根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的n种不同频率{f1,f2..fn}，确定用于振幅键控调制的n种不同振幅{A1,A2..An}，确定用于矢量振幅键调制的

种不同的矢量振幅；

选取位数与所述中间数据组相同的所述待传输信号；

选择一所述中间数据组为基础数据组，其他所述中间数据组为叠加数据组；通过所述频移键或所述振幅键控调制所述基础数据组，使所述基础数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的频率或振幅，以及通过所述矢量振幅键控控调制所述叠加数据组，其他所述中间数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的矢量振幅。

5.如权利要求1所述的用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

所述地面终端配置有，

根据所述待传输信号的质量及所述待传输数据的数据正确性评价当前所述套管井信道的通信质量；

根据所述通信质量选择所述通信模式为所述通信速率优化模式或所述通信质量优化模式，以及根据选择的所述通信模式生成一控制指令；

沿所述套管井信道发送所述控制指令到所述井下终端；

所述井下终端根据所述控制指令调节所述通信模式为所述通信速率优化模式或所述通信质量优化模式。

6.如权利要求1所述的用于套管井极低频信道的通信装置，其特征在于，

所述地面终端评价当前所述套管井信道的通信质量配置为：

根据所述待传输信号的振幅及丢包率、至少一个所述中间数据组或所述待传输数据的数据正确性评价所述通信质量。

7.一种用于套管井极低频信道的通信方法，其特征在于，

所述方法被执行时步骤包括：

井下终端获取一表示待传输数据的n进制数据组，n为大于1的整数；

井下终端按照一数组配置规则划分所述n进制数据组为位数相同的第一中间数据组及第二中间数据组；

井下终端判断当前通信模式为通信速率优化模式或通信质量优化模式；

井下终端在判断所述通信模式为通信速率优化模式后，通过一叠加调制解调规则调制所有的所述中间数据组为一待传输信号；

井下终端沿一套管井信道发送所述待传输信号到外部；

地面终端根据所述叠加调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组；

地面终端根据所述数组配置规则及所有的中间数据组获取表示待传输数据的所述n进制数据组；

所述井下终端通过所述叠加调制解调规则调制所述待传输信号，被配置为：

根据极低频电磁波载波频率确定用于频移键控调制的n种不同频率{f1,f2..fn},以及确定用于振幅键控调制的n种不同振幅{A1,A2..An}；

选取位数与所述第一中间数据组相同的所述待传输信号；

通过频移键控调制所述第一中间数据组，使所述第一中间数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的频率，以及通过振幅键控调制所述第二中间数据组，使所述第二中间数据组中每位码元的数值表示为所述待传输信号中对应码元的振幅。

8.如权利要求7所述的用于套管井极低频信道的通信方法，其特征在于，

所述井下终端在判断所述通信模式为通信质量优化模式后，通过一频移键控调制解调规则或一振幅键控调制解调规则分别的调制所述中间数据组为待传输子信号，以及组合所有的所述待传输子信号为所述待传输信号；

所述地面终端根据所述频移键控调制解调规则或振幅键控调制解调规则解调所述待传输信号为所述中间数据组。

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