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测井电缆综合受力分析与防范措施测井电缆是石油勘探及产业链中一项重要的工具，它能够在井下进行测量和传输数据。
由于井下环境的复杂性，测井电缆常常会受到各种不同的力的作用，从而导致电缆的破损和故障。
进行测井电缆综合受力分析并采取防范措施非常重要。
测井电缆所受到的力主要包括重力、摩擦力、张力和扭矩等。
重力是指电缆自身的重量对其产生的拉力，摩擦力是指电缆与井下管道或井壁之间的摩擦力，张力是指电缆被拉伸的力，扭矩是指电缆在转动时所受到的力。
针对这些力的作用，我们应该采取以下几项防范措施：1. 重力：由于电缆本身的重量，会产生向下的拉力。
我们可以通过增强电缆的结构强度和选择更轻量化的材料来减小重力对电缆的影响。
2. 摩擦力：摩擦力会对电缆产生拉力，容易引起电缆之间的磨损和故障。
在安装电缆时，应该选择合适的润滑剂，减小电缆与管道或井壁之间的摩擦力。
3. 张力：过大或过小的张力都会对电缆产生破坏。
过大的张力容易引起电缆断裂或折断，过小的张力容易引起电缆弯曲和压扁。
在布线电缆时，应该根据具体情况合理控制电缆的张力。
4. 扭矩：电缆在转动时会受到扭矩的作用，容易造成电缆的损坏。
为了减小扭矩对电缆的影响，我们可以增加电缆的柔性度，使电缆能够更好地适应井下的转动。
除了以上防范措施，还有一些其他的措施可以帮助保护测井电缆的安全和可靠：1. 定期检查和维护电缆，及时发现和修复潜在的问题。
2. 在井下进行测井作业时，应该减小其他设备对电缆的干扰和影响。
3. 在电缆布线时，应该避免交叉和纠缠，减少潜在的摩擦和损坏。
4. 对电缆进行良好的防护，避免其受到化学物质、高温和高压等环境的影响。
测井电缆综合受力分析与防范措施是确保电缆在井下环境中能够正常工作和传输数据的关键。
我们应该根据电缆所受到的力的不同特点，采取相应的防范措施，保证电缆的安全和可靠。
测井电缆综合受力分析与防范措施测井电缆是在油田开发过程中进行地层测井的重要工具。
由于在测井过程中需要将测井工具下放到井底，所以测井电缆需要承受较大的受力。
在测井电缆的使用过程中，会产生各种不同的受力情况，包括自重受力、张力受力、弯曲受力等。
这些受力情况可能会导致电缆断裂或者损坏，进而影响测井的正常工作。
对测井电缆的综合受力进行分析，并采取相应的防范措施，对于确保测井工作的顺利进行具有重要意义。
针对测井电缆的自重受力问题，可以采取以下防范措施：1. 选择合适的电缆材料和规格，以减轻电缆自重。
可以选择轻量化的材料，例如高强度合金材料等。
2. 合理设计和布设电缆，以降低自重受力。
可以采用合理的布线方式，减少电缆的曲线和折叠长度，避免电缆的过度拉伸和扭曲。
1. 设置合理的电缆张力控制装置。
可以根据电缆的规格和使用情况，设置张力控制装置，实时监测电缆的张力并进行调整，以保持电缆的稳定状态。
2. 定期对电缆进行检查和维护。
定期对电缆进行检查，及时发现并处理电缆的张力问题，避免张力过大或过小对电缆产生负面影响。
1. 控制电缆的弯曲半径。
根据电缆的规格和使用要求，合理控制电缆的弯曲半径，避免电缆出现过度弯曲的情况。
2. 采用柔软和耐压的电缆材料。
选择柔软度较高的电缆材料，使得电缆在弯曲时更加灵活，降低电缆的弯曲受力。
对测井电缆的综合受力进行分析，并采取相应的防范措施，是确保测井工作正常进行的重要措施。
通过合理选择材料和规格、合理设计布设电缆、设置张力控制装置等，可以减轻电缆的自重、张力和弯曲受力，延长电缆的使用寿命，提高测井工作的安全性和效率。
测井电缆一、测井电缆的功能测井探测的是井下的各种物理参数，电缆所起的就是输送和信道的作用。
它具有以下三种功能：（1）输送下井仪器和工具，并承受其拉力。
（2）为井下仪器供电并传送各种控制信号。
（3）将井下仪器输出的测量信号传输至地面系统。
电缆要实现以上功能，必须具备以下性能特点：（1）具有大于被测井深的长度，通常要求仪器到达井底后，绞车滚筒上应剩有一层半的电缆，以保证测井施工的安全。
（2）必须具有较强的抗拉强度。
（3）必须具有较好的韧性，以便能盘绕在绞车滚筒上。
（4）必须有导电性、绝缘性、抗干扰性能好的多股缆芯，并能满足传送不同频率信号的要求。
（5）缆芯的绝缘材料必须具有耐高温性能。
（6）必须具备井下耐高压和在滚筒里层抗挤压的良好性能。
二、测井电缆的分类测井电缆按缆芯数量可分为单芯、三芯、四芯、六芯、七芯等，按直径大小可分为φ12.7mm、φ118mm、φ8mm和φ5.6mm等，按耐温性能可分为90℃、180℃和250℃等。
目前勘探测井多采用七芯电缆，生产测井多采用单芯电缆。
尽管国内外各家电缆型号不尽相同，但大同小异，现以进口凯美莎电缆（型号746RX）为例说明其电缆型号的意义。
第一个数字代表缆芯数目。
第二个字母代表钢丝铠装情况：E：表示内层9根，外层15 根钢丝；F：表示内层11根，外层15 根钢丝；G：表示内层10根，外层16 根钢丝；H：表示内层18根，外层18根钢丝；J：表示内层24根，外层24根钢丝；K：表示内层15根，外层15根钢丝；L：表示内层12根，外层12 根钢丝；M：表示内层15根，外层12根钢丝；N：表示内层12根，外层18 根钢丝；P：表示内层18根，外层24根钢丝；Q：表示内层14根，外层20根钢丝；R：表示内层17根，外层23根钢丝；S：表示内层19根，外层20根钢丝；X：其他结构。
第三个和第四个数字表示电缆直径（以百分之一英寸为单位）。
第五个字母表示缆芯的导电材料和股数：R———7 股裸铜丝；S——7 股镀锡铜丝；T——6 股裸铜丝；U——6 股镀锡铜丝；V——编织镀锡铜丝；W——编织镀锡铜丝;X——其他结构。
测井电缆行业报告测井电缆是石油工业中的一种重要设备，其作用是在油井中传输测井仪器所采集的数据。
测井数据是石油勘探和开采中非常重要的信息来源，能够帮助工程师了解井下地层的情况，指导井下作业和决策。
因此，测井电缆在石油工业中扮演着至关重要的角色。
测井电缆的基本结构包括导体、绝缘层、护套等部分。
导体是测井电缆中传输电信号的部分，通常采用多股铜线或者合金线制成。
绝缘层则是为了防止电信号泄漏或者干扰，通常采用聚乙烯、聚氯乙烯等材料制成。
护套则是为了保护电缆免受外界环境的影响，通常采用聚氯乙烯、聚乙烯等材料制成。
由于测井电缆需要在井下恶劣的环境中工作，因此其结构设计和材料选择都需要具备一定的特殊性。
测井电缆的主要应用领域包括测井、录井、电动机控制、井下通信等。
其中，测井是测井电缆最主要的应用领域。
测井是勘探和开采中的一项重要技术，能够通过井下的测井仪器获取地层的物理性质、构造特征等信息，为勘探和开采提供重要的数据支持。
而测井电缆则是测井仪器与地面设备之间的重要连接，能够将测井仪器采集的数据传输到地面设备，为工程师提供必要的信息。
测井电缆行业在我国的发展历史悠久，目前已经形成了一定的产业规模和技术实力。
我国的测井电缆产品主要分为电力电缆和通信电缆两大类，其中通信电缆又包括同轴电缆和光纤电缆两种。
在测井电缆产品的生产和研发方面，国内企业已经具备了一定的技术和设备水平，能够满足国内外市场的需求。
在国际市场上，测井电缆产品主要由美国、德国、法国、日本等发达国家和地区生产和销售。
这些国家和地区在测井电缆产品的技术和质量方面具备一定的优势，其产品在国际市场上具有一定的竞争力。
然而，随着我国石油工业的快速发展和对测井技术的需求不断增加，国内测井电缆行业也在不断壮大和壮大。
未来，随着我国石油工业的进一步发展和对测井技术的需求不断增加，测井电缆行业将迎来更大的发展机遇。
在这样的发展机遇下，国内测井电缆企业需要不断提升自身的技术水平和产品质量，加大研发投入，不断创新，以满足国内外市场的需求。
测井电缆综合受力分析与防范措施测井电缆作为石油勘探与生产中不可或缺的工具，在油井中承担着传输数据和电能的重要任务。
在油井操作中，由于受到复杂多变的地层环境和工作条件的影响，测井电缆容易受到各种受力，导致其断裂和损坏，从而影响油井的正常运行。
对于测井电缆的受力分析和防范措施显得尤为重要。
本文将围绕测井电缆的受力情况进行综合分析，并提出相应的防范措施，以期为测井电缆的使用提供一定的技术参考。
一、测井电缆的受力分析1. 拉力受力在油井操作中，测井电缆常常需要承受拉力的作用。
这种拉力主要来自于下入和吊卸等操作中的牵引力，以及油井中液柱的重力。
由于油井操作条件的不断变化，拉力也常常发生变化。
如果拉力过大，测井电缆就容易发生断裂和损坏现象。
2. 扭转受力在油井操作过程中，测井电缆也会受到扭转的作用。
这种扭转主要来自于下入、吊卸和测量等操作。
如果扭转力过大，测井电缆容易发生扭曲，进而影响其正常使用。
3. 弯曲受力当测井电缆在油井中通过管柱、井眼等狭窄通道时，常常会受到弯曲的作用。
这种弯曲不仅容易导致测井电缆的磨损，还会影响其通信和传输效果。
1. 提高测井电缆的抗拉性能为了防止测井电缆受到拉力的影响，可以采取一些措施来提高其抗拉性能。
在制造过程中可以选用高强度的材料，以增加测井电缆的承载能力；在使用过程中，可以提前做好拉力的计算，并合理安排牵引力大小，避免拉力过大对测井电缆的影响。
2. 采用防扭装置在油井操作中，可以采用专门的防扭装置来减小测井电缆受到的扭转力。
这种防扭装置可以有效地限制电缆的扭转角度，减小扭转对测井电缆的影响。
3. 加强对测井电缆的监测和维护为了避免测井电缆在使用过程中出现弯曲等影响，可以加强对电缆的监测和维护。
在使用过程中可以及时对电缆的弯曲情况进行监测，一旦出现异常情况就要及时调整操作方法，减小对电缆的影响；对电缆的磨损情况也要定期进行检查和维护，保证电缆的正常使用。
4. 合理安排测井电缆的布置位置在油井操作中，要合理安排测井电缆的布置位置，避免其与管柱、井眼等通道的摩擦。
测井电缆发展史
测井电缆是石油勘探、钻井和生产过程中使用的一种特殊电缆，用于传输测井仪器和传感器的信号和数据。
以下是测井电缆的发展史概述：
1. 早期发展（20世纪20年代-30年代）：早期的测井电缆主要是使用铜线制成的，用于测量油井的物性和温度等参数。
然而，这些电缆存在耐高温、防腐蚀和抗张力能力不足的问题。
2. 铜电缆的改进（20世纪40年代-50年代）：随着石油勘探和钻井技术的不断发展，对测井电缆的要求也越来越高。
为了提高电缆的性能，人们开始尝试改进铜电缆的结构和材质，例如采用较粗的铜丝和铜合金材料，从而增加电缆的可靠性和耐性能。
3. 隔离线电缆的引入（20世纪60年代-70年代）：由于在复杂的油井环境中，电缆的电磁干扰和互相干扰成为一个严重的问题，使得数据传输质量下降。
为了解决这个问题，人们引入了隔离线电缆，其在电缆的外层包裹了一层绝缘材料，能够有效地隔离电磁干扰。
4. 光纤测井电缆的发展（20世纪80年代至今）：随着光纤通信技术的迅速发展，光纤测井电缆逐渐取代了传统的铜电缆。
光纤测井电缆具有更高的带宽、更好的稳定性和抗干扰能力，能够传输更大量、更高清晰度的数据。
此外，光纤测井电缆还能够实现实时监测和远程控制，提高了测井操作的效率和安全性。
总体上，测井电缆的发展经历了从铜电缆到隔离线电缆再到光纤测井电缆的演进，不断提升了电缆的可靠性、耐久性和传输性能，为石油勘探和生产行业的发展做出了重要贡献。
测井电缆综合受力分析与防范措施测井电缆作为油气勘探中的重要工具之一，在井下传输数据和供电，起着至关重要的作用。
然而，由于地质条件的复杂性和井下环境的恶劣性，测井电缆受到的力和应力常常超过了其设计范围，容易出现断裂和损坏。
因此，对测井电缆的受力情况进行综合分析，并采取一定的防范措施，可以减少测井电缆的损坏，提高其使用寿命，保证油气勘探的顺利进行。
一、测井电缆受力情况分析测井电缆在井下受到的力和应力主要来自以下方面：1. 悬挂重力测井电缆在井下被吊挂着运输和使用，重力会直接作用于电缆上，会产生相应的张力和应力。
2. 拉曳力在井下进行井筒清洁、水泥固井、钻头钻进等作业时，液压缸、绳索、电缆钳等装置需要拉动测井电缆，从而产生拉曳力，对电缆造成影响。
3. 转向力测井电缆在钻孔中下降或爬升时，由于曲率半径不断变化，水平的测井电缆会转向产生转向力，轴向受力也会变化。
在井下对测井电缆进行拉伸、弯曲等操作，也会导致电缆受到拉伸力，应力超限时，会引起损坏。
为了研究测井电缆在井下的受力情况，可以采用以下方法进行分析：1. 理论计算法通过分析测井电缆受力情况所需知道的参数，如重力、长度、弯曲半径、张力等，可以采用理论公式进行计算，从而得到其受力情况。
2. 数值模拟法利用计算机软件建立模型，通过给定初始参数，模拟测井电缆在井下的运动轨迹，计算各个节点的受力情况，可以精确地分析测井电缆的受力。
3. 实验测量法在实验室里构建仿真模型进行实验测量，可以得到测井电缆在模拟井下环境下受到的力和应力情况。
为了减少测井电缆的损坏，需要采取一定的防范措施，如下所述：1. 保养维护定期对测井电缆进行保养维护，检查是否有损坏或磨损，及时更换或修补，确保电缆的正常使用寿命。
2. 加强培训加强工作人员的培训教育，提高其对测井电缆使用注意事项及操作规程的理解和遵守度，减少人为损害。
3. 采用新技术采用新技术增强测井电缆的强度和耐用性，如采用钢丝绳等材质代替传统的尼龙绳，可以有效地提高电缆的使用寿命。
测井电缆介绍中原油田张恩生一、目前公司使用的国产电缆型号1、国产七芯电缆型号：W7BP规格：7×0.56mm2(导体的截面积)W：物理勘探（物的汉语拼音）；7：七芯电缆；B：绝缘材料；P：屏蔽（两个P的为双屏蔽）2、单根钢丝的拉断力≥：内层1.468KN；外层2.330KN3、钢丝结构内层：24根/Ø1.00mm；外层24根/Ø1.26 mm4、铠装节距：内层70 mm；外层85 mm5、电缆外径：11.8 mm6、电缆的额定拉断力≥：59 KN（6吨）；一般的拉到8—9吨断7、电缆耐温-30——150度8、电缆重量约：500Kg/Km9、缆芯电阻：大约32Ω/Km二、进口电缆美国维特电缆型号：7-46P/NT-XS说明：7：七芯电缆；46：0.464英寸=11.79 mm（1英寸=25.4 mm）P：3000F=148.890CNT：4500F=2320C换算公式C=5/9（F-32）XS：加强型19500磅；一般16700磅（1000Kg=2200磅）三、电缆使用注意事项1、所有使用的测井电缆都是二层钢丝扭力不平衡的电缆，拉力加大时，电缆趋向拉伸、直径变小、旋转；反之拉力减小时，则缩短、直径变大、反方向旋转。
一切妨害电缆自由旋转的因素是损坏的根源。
因为电缆的旋转是受张力变化控制的，制造厂不可能生产不旋转的电缆。
（制造厂只能控制使电缆直径和长度变化很小）2、电缆的调理头十次下井，是电缆最易受损的时候，与汽车一样，新电缆也有一个磨合过程。
调理的目的：使电缆的长度直径都稳定下来，把电缆的扭力放松，使二层钢丝逐渐磨合排列整齐像二层钢圈一样活动。
（1）第一次下井，找一口套管水井，电缆头接上磁性定位器和较大的加重，下放300米、上提50米、停住，借磁性定位器信号观察到电缆不旋转为止，再下放300米、上提50米、停住，观察到电缆不动，以次类推、把电缆放入井内，使电缆扭力放开。
测井电缆介绍中原油田张恩生一、目前公司使用的国产电缆型号1、国产七芯电缆型号：W7BP规格：7×0.56mm2(导体的截面积)W：物理勘探（物的汉语拼音）；7：七芯电缆；B：绝缘材料；P：屏蔽（两个P的为双屏蔽）2、单根钢丝的拉断力≥：内层1.468KN；外层2.330KN3、钢丝结构内层：24根/?1.00mm；外层24根/?1.26mm4、铠装节距：内层70mm；外层85mm5、电缆外径：11.8mm6、电缆的额定拉断力≥：59KN（6吨）；一般的拉到8—9吨断7、电缆耐温-30——150度8、电缆重量约：500Kg/Km9、缆芯电阻：大约32?/Km二、进口电缆美国维特电缆型号：7-46P/NT-XS说明：7：七芯电缆；46：0.464英寸=11.79mm（1英寸=25.4mm）P：3000F=148.890CNT：4500F=2320C换算公式C=5/9（F-32）XS：加强型19500磅；一般16700磅（1000Kg=2200磅）三、电缆使用注意事项1、所有使用的测井电缆都是二层钢丝扭力不平衡的电缆，拉力加大时，电缆趋向拉伸、直径变小、旋转；反之拉力减小时，则缩短、直径变大、反方向旋转。
一切妨害电缆自由旋转的因素是损坏的根源。
因为电缆的旋转是受张力变化控制的，制造厂不可能生产不旋转的电缆。
（制造厂只能控制使电缆直径和长度变化很小）2、电缆的调理头十次下井，是电缆最易受损的时候，与汽车一样，新电缆也有一个磨合过程。
调理的目的：使电缆的长度直径都稳定下来，把电缆的扭力放松，使二层钢丝逐渐磨合排列整齐像二层钢圈一样活动。
（1）第一次下井，找一口套管水井，电缆头接上磁性定位器和较大的加重，下放300米、上提50米、停住，借磁性定位器信号观察到电缆不旋转为止，再下放300米、上提50米、停住，观察到电缆不动，以次类推、把电缆放入井内，使电缆扭力放开。
当然，滚筒上必须保留三层以上的电缆，7000米长七芯电缆头可能会旋转600圈。
测井电缆综合受力分析与防范措施
测井电缆是石油勘探中用于测量地下油气井属性的重要工具，承担着传输能量和数据的任务。
在测井操作中，电缆需要承受各种受力，包括张力、弯曲力和拉拔力等。
对测井电缆的综合受力分析和防范措施的研究，对于保证电缆的稳定工作和延长使用寿命具有重要意义。
对于测井电缆的张力分析，由于井深和井壁摩擦等因素的影响，电缆在井下会受到拉力的作用。
为了确保电缆的安全运行，需要根据井深、井壁摩擦系数和电缆的抗拉能力等因素，合理确定电缆的张力范围。
在设计电缆绳索时，可采用合适的缆绳型式和规格，提高电缆的抗拉能力。
对于测井电缆的弯曲力分析，电缆在油井中常常需要通过弯曲的井段。
弯曲力会对电缆的外皮、绝缘层和导体造成损伤，甚至导致电缆断裂。
需要合理选择电缆的弯曲半径，并且在井下操作时，避免电缆出现过大的弯曲。
可以在电缆的外部增加护套来提供一定的保护，减小电缆的弯曲损伤。
还有，对于测井电缆的拉拔力分析，电缆在井下操作过程中，可能会受到拉拔力的作用，造成电缆的过度拉伸。
拉拔力过大会导致电缆断裂，影响测井工作的正常进行。
在井下操作时，需要合理安排拉拔力的大小，并采取相应的措施，如使用合适的电缆夹具、减小拉拔速度等，避免对电缆施加过大的拉拔力。
测井电缆的综合受力分析与防范措施对于保证电缆的安全运行和延长使用寿命非常重要。
通过合理分析电缆的张力、弯曲力和拉拔力等受力情况，可以确定合适的受力范围和措施，并在实际操作中加以落实。
还需要加强对电缆使用过程中的监测和维护，及时发现和解决潜在问题，提高电缆的可靠性和安全性。
测井电缆传输系统关键技术摘要：阐述了正交频分复用技术和正交幅度调制技术在测井电缆传输系统中的应用。
同时，对测井系统中的CAN总线和DTB总线作了简要介绍。
关键词：测井系统；电缆通信；数据传输；总线引言随着科学技术的发展，石油地球物理测井中电缆通信技术有了长足的进步，从传输数据的速度、传输数据的容量以及传输效率方面都有质的飞跃。
本文对测井电缆传输系统中采用的正交频分复用技术和正交幅度调制技术进行了较详细介绍。
同时，对CAN总线和DTB总线在测井系统中的应用作了简要介绍。
测井传输作为测井系统的一个重要组成部分，其传输速率直接影响测井仪器和装备的发展。
随着测井新理论和新方法的不断出现，要求实时上传的数据量越来越大。
如何提高测井数据传输系统的速率已成为测井仪器装备研制开发的关键问题之一。
因此，为了满足社会生产实践的需求，开发高效率的测井电缆数据传输系统已成为测井技术的一个研究方向。
1．OFDM技术OFDM 技术是将速率很高的信息码流分成许多低速码流, 在一组正交的子信道上进行并行传输。
采用 OFDM 技术可以扩展子信道传输符号的宽度, 从而大大简化接收机中均衡器的设计。
相对于传统的单载波技术, OFDM 技术利用子载波之间的正交性, 有效提高了频谱利用率。
随子载波数目增加, 理论上 OFDM 系统可能实现近 100% 的频谱效率, 并且可以根据每个子信道的传输条件进行自适应的比特和能量( 功率) 分配, 以充分利用信道容量, 提高传输效率。
OFDM 技术频谱利用率高和抗窄带干扰能力强, 能够充分利用系统的带宽资源, 可以在带宽受限的测井电缆信道上实现数据的高速传输。
因此, 采用 OFDM 技术作为测井电缆高速数据传输系统的调制技术。
1.1 高速数据传输系统测井电缆可用频带窄, 在频带有限的情况下要提高数据传输速率, 采用 OFDM 调制方法是非常好的选择。
在基于 OFDM 技术的测井电缆高速数据传输系统中, 地面调制解调器和井下调制解调器是其核心模块, 用来完成地面部分和井下仪器之间大量数据的高速、实时和准确传输。
地面调制解调器和井下调制解调器的调制解调过程相同。
数据流程工控机发出的采集指令首先经随机化处理, 处理后的数据依次进行RS 编码和交织处理。
对 QAM 映射的频域星座点进行IFFT 变换后即为时域信号, 加入循环前缀后即生成为待传输的时域OFDM 信号, 经数模变换后生成为基带模拟信号, 再经功率放大和带通滤波滤除倍频分量后便发送到测井电缆。
井下仪器采集的地层信息经井下调制器调制后生成的基带模拟信号, 经测井电缆送往地面部分后,首先进行功率放大和低通带外噪声滤除, 然后进行模数转换生成数字信号。
经同步校正和去除循环前缀后, 进行 FFT 变换, 再经信道均衡和 QAM 解映射处理, 即可依次进行解交织、 RS 译码、解随机化处理, 从而得到井下仪器上传的用户数据信息。
调制过程中采用 RS 编码和交织来纠正信号传输过程中的突发错误、改善系统的误码性能, 实现数据可靠传输。
在解调过程中, 信道均衡分别在时域和频域进行, 时域采用固定系数的均衡器, 用于消除电缆信道的时延扩展, 而频域则采用判决反馈的盲均衡技术, 来跟踪信道参数的缓慢变化。
1.2 OFDM参数设计由文献可知, 当信号频率大于 270 kHz 时,7 600 m长的测井电缆信道衰减严重, 无法检测。
在低频端, 由于测井电缆的两端分别通过变压器与地面和井下数据传输单元耦合, 在变压器耦合时, 频率小于1 kHz的低频信号衰减严重。
因此, 在基于OFDM 技术的测井电缆高速数据传输系统中, 把7 000 m测井电缆信道看成 1~ 270 kHz 的带通信道。
根据7 000 m测井电缆的信道传输特性和时延特性, 设计出了测井电缆高速数据传输系统的OFDM 基本参数: 有效符号长度为 819.2 us, 循环前缀长度为 409.6 us, 子信道数目为 222, 子信道间隔为 1.22 kHz, FFT 长度为 256, 导频频率为43. 956 kHz。
在电缆信道的通频带内, 为了在低频端抑制来自仪器供电和开关腿的电源干扰, 上传数据和下发命令之间需要预留一定的信道带宽作为隔离带。
因此, 在基于 OFDM 技术的测井电缆高速数据传输系统中, 电缆信道通频带内划分的 222 个子信道只有部分用于数据传输。
1.3 系统实现方案由于测井数据传输的可用带宽有限、测井电缆和双绞线缆物理特性的差异, 利用 ADSL 芯片意味着将有限的电缆信道带宽留出一部分为本不需要的语音传输, 可用的子信道数目也将受到影响。
因此, 在基于 OFDM 技术的测井电缆高速数据传输系统中, 选用 DSP 实现两端的调制解调器功能, 设计选用的DSP 为TI 公司的T MS320C64XX 系列。
地面调制 DSP接收地面终端接口传来的工控机采集命令, 对其进行 OFDM 调制, 然后送至数据转换器中, 按照 D/ A转换器的采样频率连续地将数据送至 D/ A 转换器进行数模变换, 输出的模拟信号在调制 DSP 和调制PGA 控制电路的控制下通过 PGA 进行放大, 再经BPF 滤波和功率放大后送至测井电缆。
调制FLASH用于存储地面调制器的程序。
地面调制器 D/ A 转换器的采样频率与地面解调器A/ D 转换器的采样频率相同, 并且都由 OFDM 调制端数据转换器产生。
调制和解调 PGA 控制和数据转换器均选用Altera 公司的Cyclone FPGA 实现, 调制和解调PGA 可选用Analog 公司的AD883B。
地面 OFDM 解调器的工作过程: 来自电缆的信号送至抑制地面调制信号的电路模块后, 对 OFDM调制器输出至电缆的信号进行抑制, 以降低该信号对 OFDM 解调器的影响。
经 LPF 滤波后的信号送到解调PGA 中, 在解调 DSP 和解调 PGA 控制电路的控制下对接收到的滤波信号进行放大, 放大后的信号送至 A/ D 转换器中按照 D/ A 转换器的采样频率进行模数转换, 最后在解调数据转换器的控制下将 A/ D 转换器变换后的数字信号送至解调 DSP 进行 OFDM 解调, 并将解调后的信号送至地面终端接口进行进一步的处理。
解调 FLASH 用于存储解调DSP 的程序。
2 QAM2.1 高速遥传系统高速遥传系统的主要目的是将井上控制设备的命令传输给井下仪器控制器，再由井下仪器控制器根据控制信息控制井下设备；将井下仪器测得的数据透明的传送给井上控制器，通过 Versamodel Eurocard 总线送给地面仪。
根据测井电缆的传输特性，本系统电缆连接方式采用 T5 模式，井下电源采用幻相供电，采用的调制解调技术为 QAM ，根据上行和下行数据量的非对称性，我们选用不对称的数字用户环路（ ADSL ）技术，由于向下传输的命令是比较少的，而大量的数据是从井下传送到井上，因而与普通不对称的数字用户环路（ ADSL ）技术是反向的。
2.2 QAM调制解调算法在实际应用中，调制方式的选择是实现高效率通信的关键。
虽然正交频分复用（ OFDM ）是一种高效调制技术，但是它的灵活性和高性能是靠设备复杂度换取的，正交幅度调制（ QAM ）是一种频谱利用率很高的调制方式，能充分利用带宽，设备简单，成本低，本次设计采用 16QAM 调制方法，即 16 进制调制系统，输入数据按四个比特一组（ 2^4 =16 ）起作用，数据在经过成型滤波器，会产生不同延时的数据，模拟在电缆上的群延时效果。
3 CAN总线伴随石油测井仪器组合化的发展趋势, 国内大多数测井系统遥测传输速度也由 100 kbit/ s 升级到 300kbit/s 或 500 kbit/ s, 测井仪器井下系统常用的 DTB 总线( 100 kbit/ s) 已不能满足快速组合测井平台数据传输的要求。
所以, 有必要对测井仪器井下系统的总线结构进行升级。
CAN 总线是目前较为流行的现场总线之一, 也是近年来发展较快的一种现场总线, 在石油测井仪器领域有广泛的应用前景。
3.1 CAN 总线特点CAN ( Controller Area Network) 即控制器局域网络, 是一种具有国际标准的现场总线。
由于其高可靠性、灵活性以及独特的设计, CAN 总线越来越受到人们的重视并被广泛应用于航海、航空、医疗及工业现场领域。
CAN 总线的特点:( 1) 通信方式灵活。
可以采用多主通信方式, 也可以采用单主多从的通信方式;( 2)CAN 总线采用非破坏性仲裁技术, 从而大大节省了总线冲突仲裁时间;( 3) 通过报文滤波即可实现点对点、点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据, 无需专门的调度;( 4) 通信速率最高可达1Mbps( 通信距离最长为40 m) ;( 5) CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路, 目前可达 110 个。
测井仪器系统是一种分布式实时测控系统, 而CAN 总线自身的特点使 CAN 总线能够有效地支持分布式实时测控系统。
结合 CAN 总线在分布式实时测控系统中的成功应用经验以及测井仪器系统的特点,将 CAN 总线应用于测井仪器系统具有较大的优势。
3.2 CAN 总线在测井仪器中的应用在测井仪器中, 高速电缆遥传与井下仪器之间采用高速 CAN 总线协议方式通信, 通信速率可以达到1 Mbps。
其中高速电缆遥传由井下调制 MOD/ 解调DEMOD 单元及井下 CAN 总线主控制单元组成, 二者通过双口 RAM 相连接；为了井下仪器与高速电缆遥传的CAN 通信, 每支井下仪器必须配备相应的 CAN总线子节点接口。
C8051F040内部的 CAN 只是一个协议控制器, 它并不提供物理层的驱动。
CAN 控制器有 32 个可以被用来构成发送或传输数据的消息目标。
接收到的数据、消息目标和识别码全部存储在消息RAM 中。
CAN内核通常不能直接访问消息, 而必须通过 RAM 接口寄存器 IF1 或 IF2 来访问。
所有的协议功能( 如数据的传输和接收滤波等) 由CAN控制器完成, 而不是CIP- 51MCU。
用这种方法, 只需要 CPU 较少的带宽就可以实现 CAN 通信。
在 CAN 控制器里只有三个寄存器可通过 CIP- 51 中的特殊功能寄存器直接访问, 其它的寄存器只能通过 CAN0ADR 和 CAN0DATH、 CAN0DATL 寄存器以地址索引的方式间接访问。
其中 CAN0ADR 用来指出要访问寄存器的地址, 这时就相当于 CAN0DATH 、 CAN0DATL 要访问的 16 位寄存器的高、低字节的映射寄存器, 而对它们的读写则相当于对所指向寄存器的读写。
