ADSL技术在测井工程中的应用.doc

ADSL网络技术在测井工程中的应用田海涛 江汉石油管理局测井工程处 433123摘要：文章论述了ADSL的基本原理及其用于石油测井的可能性，以及将ADSL技术应用于测井仪器的实施方法，列举了应用实例，并对其发展前景进行了展望。关键词：ADSL 测井 仪器 数据传输前言随着石油工业的不断发展，国内国外都加快了勘探的步伐，力求能够发现大的石油储备资源，这就对各类勘探设备在资料采集的准确度等各方面都提出了更高的要求。对石油测井来说，就必须发展各种高分辨率仪器以及应用各类成像测井技术，这就对数据遥传的速率、数据量、传输数据的可靠性等各方面提出了更高的要求，于是哈里伯顿能源服务公司研制出了一种新型的电缆遥传技术FASLINK。它运用了ADSL网络技术，给每一种下井仪器分配一个IP地址，使所有仪器能够按统一的数据格式上传信号，其最快传输速率可达800kb/s（对7600米长的电缆）。ADSL网络技术简介 ADSL全称是Asymmetric Digital Subscriber Line,中文意思是非对称数字用户线路。它以普通电话线路做为传输介质，即在普通双绞铜线上实现下行高达8Mbit/b传输速度，上行高达640Kbit/s的传输速度。ADSL在调制方式上大多采用离散多音复用技术（又称多载波调制,DMT），DMT 调制技术的主要原理是将频带(0-1.104MHZ)分割为256 个由频率指示的正交子信道（每个子信道占用4KHZ 带宽），1-8信道为标准电话通道、9-32信道为640Kbps1Mbps上行通道、33-256信道为1Mbps8Mbps高速下行通道，如图一所示。幅度2.15625 36.6563 140.156 1106.16 标准电话通道 100-800Kbps 1-8Mbps 24(9-32) 上行通道 224(33-256) 下行通道1 8 9 10 31 32 33 34 35 254 255 256 KHz0 频率图一 电话线的ADSL频谱图系统再根据每个子信道的传输能力，将发送数据分配给它们，不能传送数据的信道都被关掉。工作信道采用正交调幅（QAM）方式，根据其传输特性确定每码元载送的比特数（111bit）。在一个码元间隔内，相邻子信道的载波相位正交。随着每个子信道衰减特性和噪声大小的变化，系统能够自动调整其承载的比特数，因此它能使系统性能达到最佳。且DMT 技术具有较强的抗脉冲干扰能力，因为脉冲的能量被扩散到许多子信道，采用比特交织技术和前向纠错编码就可以消除这些干扰； DMT 技术还能灵活动态地调整其功率谱，以适应不同用户线路特性。运用的基本原理 基于标准ADSL使用的普通双绞铜线与测井电缆的相似性，而且ADSL技术正好符合高精度测井仪器对数据传输的抗干扰能力和传输速率的高要求。通过对电缆的传输能力的测试表明，一盘7600米长的测井电缆，在信号频率超过270KHz的情况下，通过电缆传输的信号其衰减幅度大于60%，即信号已严重失真。考虑到这一点，在ADSL实际应用到测井仪器中时，只利用了64个信道，频率范围从0-273.844KHz（仍然是每个子信道占用4KHz带宽），信道1未启用；2,3道为下传通道；4-7道为空，主要是在上传信号和下传数据之间起屏蔽作用，防止干扰；8-63道为上传通道；64道目前尚未启用。如图二所示。 幅度 6.4690 15.0940 32.3440 273.8440 2个 未启用 下行通道 屏蔽带 56 个上行通道 未启用 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 62 63 64 KHz 频率图二 七芯电缆的ADSL频谱图所有的频带所传送的字数是不同的，低频传送的字数多，高频的少。这是由于QAM调制会自动根据不同的信噪比决定每道传送的字数。综合起来，对于不同的长度电缆其传输速率如下表：电缆长度上传速率下传速率2100米850kb/s 32kb/s 7600米 800kb/s 28kb/s 9700米 600kb/s 26kb/s 10600米300kb/s 23kb/s 为了实现测井地面系统和井下仪之间的数据通过电缆进行ADSL高速传输，这就要求地面系统与井下仪象两台通过ADSL调制解调器连在网上的电脑。井下仪将采集的数据打包通过井下的ADSL Modem编码再通过电缆传到地面，由地面的ADSL Modem解码后送至地面计算机处理并记录下来；同样地面发给井下仪的指令（如收开井径臂等）则首先由地面Modem编码，由井下Modem解码后按IP地址发给相应的仪器。其工作原理图如下:由图中可知，由此发展起来的测井系统俨然是一个网络，仪器与仪器，仪器与地面系统之间的指令或数据交换实际上就是计算机与计算机之间的通讯，不但传输速率快，而且可靠性高，使得在ADSL技术基础上发展起来的整个测井系统具有了以下优点：l 由于仪器电子线路大部分可公用，所以组合仪器串比以前更短，因而测井所需的井底口袋更短；重量也比以前的更轻，使得作业更轻便。l 数据上传速度达800Kbps，仪器总线间数据传输率达10Mbps。l 仪器可直接与电脑网络通讯，使仪器维护更为方便简洁。l 仪器功率更强，传输速度更快，意味着可在一次下井中接更多仪器，减少仪器下井次数，为井队节约宝贵的时间。l 统一的数据传输格式，使得其在水平井施工中大满贯组合的优势更为明显。实际应用下图是该测井系统在江汉油田高56X井的实际测井图，图中左边起第一道为深度道，包括深度、张力及高采样率的Z轴加速度计（用于曲线的加速度效正）；第二道中有井径、自然伽马、泥浆电阻率曲线；第三道主要是中子、密度及岩性指数；第四道则是六条阵列感应曲线；第五道是通过相关对比方法计算出来的阵列声波曲线。由此可以看出由于其超强的组合能力和数据传输能力，可一次性测量多个项目，使得现场快速解释更为直观；同时增加了阵列声波和阵列感应等大数据量测井项目，使得测量结果更为精确。发展前景 由于该技术处于应用初期，还有许多不完善的地方，比如双侧向微球仪器改进得不够彻底；阵列声波的算法还有待进一步完善；成像仪器系列还没进行ADSL技术的更新等等。但不能否认，ADSL网络技术在测井工程中的应用成功将在以后很长一段时间内指引测井仪器的发展方向。参考文献1. 王定，许书明.ADSL应用全攻略.清华大学出版社.2003-01-012. Walter J.Goralski.ADSLDSL技术与工程实践.清华大学出版社.2003-07-013. 王廷尧，马克诚.以太网知识讲座 . CHINA通信网www.c114.net4. Alberto Quinero. INSITE CABLE TELEMETRY(讲座),USA5. HALLIBURTON. GAMMA TELEMETRY TOOL INSITE(GTET-I) SERVICE MANUAL,USA:2003（资料）6. HALLIBURTON. GAMMA TELEMETRY TOOL INSITE(GTET-I) Field Operation Manual,USA:2003（资料）