專利名稱：一種測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)及其傳輸方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的測井系統(tǒng)通常包括井下部分和地面部分，設(shè)置于井下的多個(gè)測井儀用于采 集地層的各種參數(shù)和信號(hào)，并通過測井電纜傳送給地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì) 這些信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、計(jì)算、打印、顯示等處理，同時(shí)也給其他的井下儀器發(fā)送指令或數(shù) 據(jù)以控制其完成相應(yīng)工作。因此，井下儀器和地面設(shè)備之間必須設(shè)置傳輸設(shè)備以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 傳輸。國內(nèi)外已經(jīng)關(guān)于測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸做了大量的研究，早期通常通過調(diào)頻、調(diào)幅等模擬調(diào) 制方式完成少量的數(shù)據(jù)傳輸；九十年代初期出現(xiàn)了基于遙測技術(shù)的傳輸系統(tǒng)，已可滿足數(shù) 據(jù)量較小的成像測儀器的傳輸需要。隨著現(xiàn)代測井技術(shù)的發(fā)展，井下儀器的測量內(nèi)容越發(fā)豐富，現(xiàn)有測井系統(tǒng)的傳輸 碼率已無法滿足其要求。例如，自然伽瑪測井(natural gamma-ray logging)是一種沿井 身測量巖層的天然伽馬射線強(qiáng)度的方法。巖石一般都含有不同數(shù)量的放射性元素，并且不 斷地放出射線。例如，在火成巖中，愈近酸性，放射性強(qiáng)度愈大；在沉積巖中含泥質(zhì)愈多，其 放射性愈強(qiáng)。利用這些規(guī)律，根據(jù)自然伽馬測井結(jié)果就有可能劃分出鉆孔的地質(zhì)剖面、確定 砂泥巖剖面中砂巖泥質(zhì)含量和定性地判斷巖層的滲透性。自然伽馬測井的一個(gè)直接用途是 用來找出放射性礦產(chǎn)(鈾、釷等)，以及具有放射性的其他礦產(chǎn)，如鉀鹽。自然伽瑪測井儀就 是利用上述自然伽瑪測井方法來測量地層自然放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的伽瑪射線的儀器。自然 伽瑪測井儀所采集的大數(shù)據(jù)量的數(shù)字信號(hào)需要高速上傳至地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由后者完成計(jì) 算、處理及顯示，并簡單劃分地層層位。目前，國內(nèi)測井界還沒有能滿足自然伽瑪儀碼率傳 輸需求的高速率、耐高溫的遙測傳輸設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何克服現(xiàn)有的測井系統(tǒng)中大數(shù)據(jù)量的數(shù)字信號(hào)無 法高速上傳的缺陷。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括地 面部分和井下部分，其中，所述地面部分包括依次連接的測井主機(jī)、嵌入式單元和中心局CO調(diào)制解調(diào)單元；所述井下部分包括用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元以及多個(gè)井下儀；其中，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間，以 及每兩個(gè)相鄰的所述井下儀之間均通過雙絞線連接；所述中心局CO調(diào)制解調(diào)單元與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間通過測 井電纜連接。
進(jìn)一步地，所述井下儀包括以太網(wǎng)交換器以及與所述以太網(wǎng)交換器依次連接的以太網(wǎng)接口單元、采集單元和 探頭。其中，所述以太網(wǎng)交換器包括一個(gè)介質(zhì)無關(guān)MII接口和兩個(gè)端口物理層PHY接口。其中，所述以太網(wǎng)接口單元通過所述介質(zhì)無關(guān)MII接口與所述以太網(wǎng)交換器連 接，且包括具有以太網(wǎng)接口的微處理器及其嵌入式操作系統(tǒng)。其中，所述采集單元通過串行外圍接口 SPI總線或并行數(shù)據(jù)接口與所述以太網(wǎng)接 口單元連接。其中，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)通過其一個(gè)端口物理層PHY接口與所述用戶終端 設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元連接；且每兩個(gè)相鄰的井下儀通過各自的PHY接口連接。其中，所述以太網(wǎng)接口單元具有一個(gè)獨(dú)立的IP地址以供所述測井主機(jī)和/或其他 遠(yuǎn)程主機(jī)直接訪問。其中，所述探頭為自然伽瑪探頭。本發(fā)明的技術(shù)方案還提供了一種上述測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，包括 所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間，以及每兩個(gè)相鄰的 所述井下儀之間均通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。(三)有益效果根據(jù)本發(fā)明的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通過對(duì)井下儀的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了全以太網(wǎng) (ethernet)結(jié)構(gòu)，即，不僅是地面各設(shè)備之間，甚至是井下儀器之間也采用以太網(wǎng)聯(lián)接。通 過這種新型的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)裝置，可使測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸速率大幅提高至800Kb/S， 且耐溫150°C，滿足自然伽瑪儀的碼率傳輸需求。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中井下儀的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，結(jié)合附圖和實(shí)施例說明如下。以太網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)之一，其具有良好的開放性、互聯(lián)性和高速度 等優(yōu)點(diǎn)。在交換式以太網(wǎng)中，交換機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的MAC地址決定數(shù)據(jù)幀應(yīng)發(fā)向交 換機(jī)的哪個(gè)端口，由于端口間的幀傳輸彼此屏蔽，節(jié)點(diǎn)不擔(dān)心自己發(fā)送的幀在通過交換機(jī) 時(shí)是否會(huì)與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀產(chǎn)生沖突，由此保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；同時(shí)由于接入交換 機(jī)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以使用全部的帶寬，而不是各個(gè)節(jié)點(diǎn)共享帶寬，因此還能提升帶寬。雙絞 線電纜10 Base T以太網(wǎng)(10M速率交換式全雙工以太網(wǎng))是應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù)， 具有低成本和高可靠性等優(yōu)勢，且傳輸速率可達(dá)10Mbps。如圖1所示，本發(fā)明的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例包括地上部分和井下部 分。井下部分包括CPE (Customer Premises Equipment，用戶終端設(shè)備)調(diào)制解調(diào)單元和與 其連接的多個(gè)用于采集地層的各種參數(shù)和信號(hào)的井下儀(每一井下儀由圖1中的一組以太 網(wǎng)交換器、以太網(wǎng)接口單元、采集單元和探頭構(gòu)成)；每兩個(gè)相鄰的井下儀之間通過IOMbit雙絞線連接，由此通過IOBase-T網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)測井?dāng)?shù)據(jù)和/或測井指令的交互傳輸，且其中一 個(gè)井下儀與該CPE調(diào)制解調(diào)單元之間也通過IOMbit雙絞線相互連接，由此可通過IOBase-T 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)單個(gè)井下儀的測井?dāng)?shù)據(jù)或多個(gè)井下儀的匯總數(shù)據(jù)的上、下行傳輸。地上部分包括 依次連接的測井主機(jī)、嵌入式單元和CCKCentral Office,中心局)調(diào)制解調(diào)單元；該嵌入 式單元(例如PC104模塊)對(duì)由井下儀處接收到的、經(jīng)過調(diào)制解調(diào)單元處理后的測井?dāng)?shù)據(jù) 進(jìn)行分析和處理，并將結(jié)果通過數(shù)字、圖表等形式顯示于測井主機(jī)以供操作人員查看，操作 人員也可通過該測井主機(jī)輸入相關(guān)的指令以控制相應(yīng)的井下儀工作。該地上OC調(diào)制解調(diào) 單元和井下CPE調(diào)制解調(diào)單元之間通過測井電纜連接，以實(shí)現(xiàn)地上部分與井下部分之間的 上、下行數(shù)據(jù)傳輸。具體實(shí)施過程中，該測井電纜優(yōu)選為7000m測井電纜；該OC調(diào)制解調(diào)單元和CPE 調(diào)制解調(diào)單元均屬于本領(lǐng)域成熟技術(shù)，在此不再贅述，可根據(jù)測井的實(shí)際要求進(jìn)行專門設(shè) 計(jì)，使其能夠利用電纜的纜芯和鎧皮進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)合7000m測井電纜可實(shí)現(xiàn)雙向(即上 行、下行)數(shù)據(jù)傳輸率都大于IMbit/S，完全滿足測井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和實(shí)時(shí)控制的要求； 該測井主機(jī)和嵌入式單元可以選用任何能實(shí)現(xiàn)上述功能的現(xiàn)有設(shè)備，在此不作限定。本實(shí)施例的多個(gè)井下儀之間通過交互式以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，如圖1中所示出 的，每一井下儀包括依次連接的以太網(wǎng)交換器、以太網(wǎng)接口單元、采集單元以及探頭。下面 將結(jié)合附圖2對(duì)本發(fā)明的傳輸系統(tǒng)中的井下儀的設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)描述。優(yōu)選地，以太網(wǎng)交換器采用大規(guī)模芯片，可以設(shè)置有三個(gè)端口，其中兩個(gè)端口為 PHY(Port Physical Layer，端口物理層)接口，分別用于通過IOMbit雙絞線連接相鄰的 上、下井下儀的以太網(wǎng)交換器；另一個(gè)端口為Mil (Media Independent hterface，介質(zhì)無 關(guān))接口，與其所屬的井下儀的以太網(wǎng)接口單元相連接，用于傳輸該井下儀的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，以太網(wǎng)接口單元由帶以太網(wǎng)接口的MCU(Micro ControlUnit，微處理 器)及其嵌入式操作系統(tǒng)組成，用于接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)并與采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將采集 單元的數(shù)據(jù)打包成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀向地面?zhèn)鬏?；其中，以太網(wǎng)接口單元與采集單元間可采用 SPI (SerialPeripheral hterface，串行外圍接口)總線或并行數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。優(yōu)選地，每個(gè)以太網(wǎng)接口單元具有一個(gè)獨(dú)立的ip地址，井上主機(jī)甚至遠(yuǎn)程主機(jī)均 可通過網(wǎng)絡(luò)訪問該井下儀以直接獲取其數(shù)據(jù)或向其直接發(fā)送指令。優(yōu)選地，采集單元可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以將探頭檢測到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號(hào)并傳輸。根據(jù)井下儀的上述設(shè)置，本實(shí)施例的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)量的數(shù)字 信號(hào)的上下行傳輸，因此，該井下儀的探頭可以為自然伽瑪探頭，用于檢測地層伽瑪脈沖信 號(hào)，并上傳至地面部分的嵌入式單元進(jìn)行分析處理，生成地層信息顯示于測井主機(jī)。自然伽 瑪技術(shù)為成熟技術(shù)，在此不再贅述。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括地面部分和井下部分，其特征在于，所述地面部分包括依次連接的測井主機(jī)、嵌入式單元和中心局CO調(diào)制解調(diào)單元； 所述井下部分包括用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元以及多個(gè)井下儀； 其中，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間，以及每 兩個(gè)相鄰的所述井下儀之間均通過雙絞線連接；所述中心局CO調(diào)制解調(diào)單元與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間通過測井電 纜連接。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述井下儀包括以太網(wǎng)交換器以及與所述以太網(wǎng)交換器依次連接的以太網(wǎng)接口單元、采集單元和探頭。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)交換器包括一個(gè)介質(zhì)無關(guān)MII接 口和兩個(gè)端口物理層PHY接口。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口單元通過所述介質(zhì)無關(guān)MII 接口與所述以太網(wǎng)交換器連接，且包括具有以太網(wǎng)接口的微處理器及其嵌入式操作系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述采集單元通過串行外圍接口SPI總線或 并行數(shù)據(jù)接口與所述以太網(wǎng)接口單元連接。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)通過其一個(gè)端口 物理層PHY接口與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元連接；且每兩個(gè)相鄰的井下儀通過 各自的端口物理層PHY接口連接。
7.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口單元具有一個(gè)獨(dú)立的IP地 址以供所述測井主機(jī)和/或其他遠(yuǎn)程主機(jī)直接訪問。
8.如權(quán)利要求2-7中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述探頭為自然伽瑪探頭。
9.一種如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征 在于，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)與所述用戶終端設(shè)備CPE調(diào)制解調(diào)單元之間，以及每兩個(gè) 相鄰的所述井下儀之間均通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括地面部分和井下部分，地面部分包括依次連接的測井主機(jī)、嵌入式單元和CO調(diào)制解調(diào)單元，井下部分包括CPE調(diào)制解調(diào)單元以及多個(gè)井下儀；其中，所述多個(gè)井下儀中的一個(gè)與所述CPE調(diào)制解調(diào)單元之間，以及每兩個(gè)相鄰的所述井下儀之間均通過10Mbit雙絞線連接；所述CO調(diào)制解調(diào)單元與所述CPE調(diào)制解調(diào)單元之間通過測井電纜連接；其中，每一所述井下儀包括以太網(wǎng)交換器，具有一個(gè)MII接口和兩個(gè)PHY接口；以及與所述以太網(wǎng)交換器依次連接的以太網(wǎng)接口單元、采集單元和探頭。本發(fā)明采用全以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可使測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸速率提高至800Kb/S，且耐溫150℃，滿足自然伽瑪儀的碼率傳輸需求。
文檔編號(hào)E21B47/12GK102094635SQ20101058013
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者何明, 劉金柱, 李英波 申請(qǐng)人:北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司