發(fā)布時(shí)間：2020-12-29 07:50

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

【文章來(lái)源】：電測(cè)與儀表. 2020年15期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1 雙向通信檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架圖

在該協(xié)議中，井下模塊的時(shí)隙被劃分為發(fā)送數(shù)據(jù)、休眠和接收指令三個(gè)部分循環(huán)進(jìn)行。地面模塊則分為信號(hào)接收與指令發(fā)射兩個(gè)部分。在系統(tǒng)工作時(shí)，地面模塊向井下發(fā)送開(kāi)機(jī)指令與發(fā)射數(shù)據(jù)指令，井下模塊開(kāi)機(jī)后根據(jù)指令發(fā)射實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)后進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)地面模塊進(jìn)入信號(hào)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(cè)到地面指令后，根據(jù)地面指令執(zhí)行命令，進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)�；诖嗽O(shè)計(jì)，同一時(shí)刻信道中僅會(huì)存在上行數(shù)據(jù)和下行指令中的一個(gè)，實(shí)現(xiàn)兩者在同一信道中傳輸，且可通過(guò)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(shí)隙分配如圖2所示。同時(shí)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(duì)電磁波的衰減越小[7]，但同時(shí)頻率越低，帶寬越窄，數(shù)據(jù)傳輸速度越慢，需對(duì)兩者折中考慮。同時(shí)，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(hào)，下行指令為載頻為2.5 Hz的調(diào)制信號(hào)。

為實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)信號(hào)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(jì)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(shí)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(cè)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(cè)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(shí)，井下發(fā)射模塊將傳感器得到的數(shù)據(jù)解調(diào)后通過(guò)低頻電磁場(chǎng)信道向地面發(fā)送。井下裝置的休眠過(guò)程則基于單片機(jī)的Standby模式，即在休眠的同時(shí)以極低的電流維持時(shí)間基準(zhǔn)，并具有對(duì)指令的快速啟動(dòng)能力。在地面指令下行傳輸時(shí)，井下接收模塊檢測(cè)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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碩士論文
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