一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统及方法与流程

1.本发明属于测试技术领域，特别涉及一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统及方法。


背景技术：

2.对于特定油气田油气井的生产，通常需要对油气井增产的各种技术方案进行试验，找出各种特定条件下最适合本油田的采油采气方案。因为通过现有生产的井去做实验，既不实际也不经济，为达到提前验证技术方案的目的，通常利用一口实验井，通过模拟各种条件下井内流体的状况，来指导实际的生产方案。实际操作中需要在实验井的不同井深安置各种类型的传感器，以获得各种可靠的生产数据，而这种实时的不间断的高速的可靠数据传输就成了整个实验系统的关键。
3.油气田油气井传统生产井井下监测方法是在井下进行单点传输，信号传输的距离是固定的，对于传输的单芯电缆来说，在接收端采用均衡补偿的方案，就可以获得井下仪器的数据信号。而对于采油采气方案实验井，井下的仪器是分布在距离不等的电缆上，由于实验研究数据精度的要求，还需要高速的数据传输，因此传统生产井井下监测采用统一的均衡补偿模块进行统一的补偿的方法就无法满足监测的要求。为解决该问题，现有方案采用对每一个测量短节增设一个均衡补偿模块的方法，虽然有效果，但是这种方法电路设计太过复杂，而且对井下仪器的使用数量有限制。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统及方法，通过设定参数切换模块，配合可控增益放大器、可调均衡器，针对不同的井下测量短节调整不同的参数，实现单芯电缆实时的不间断的高速传输多个井下测量短节检测的数据。
5.本发明的技术方案在于：一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统包括多个井下测量短节、单芯电缆、地面系统，所述的井下测量短节串联在所述的单芯电缆的入井端，所述的地面系统连接在所述单芯电缆的出井端，所述的地面系统从地面向井下发送命令，所述井下测量短节接收并识别地面系统命令后，开始通过所述单芯电缆传输数据到所述的地面系统，并进行处理、显示。
6.所述的井下测量短节设有传感器和井下测量短节电路，所述的井下测量短节电路包括控制中心模块、数据采集模块，数据存储模块、数据发送模块、命令接收模块、隔离模块、电源模块，所述的命令接收模块一端与所述控制中心模块连接，一端与单芯电缆连接，所述的传感器与所述的数据采集模块、数据存储模块、数据发送模块、单芯电缆依次串联，所述的控制中心模块分别与所述的数据采集模块、数据存储模块、数据发送模块连接，所述的电源模块与所述的隔离模块、单芯电缆依次串联。
7.所述的地面系统设有地面电路，所述的地面电路包括同步发生模块、参数切换模
块、可控增益放大器、可调均衡器、幅度检测模块、状态指示模块、数据解码模块，数据显示模块，所述的同步发生模块输出端分别与所述的参数切换模块、幅度检测模块、单芯电缆连接，所述的参数切换模块输出端与所述的可调均衡器连接，所述的幅度检测模块输出端与所述的可控增益放大器连接，所述的单芯电缆与所述的可控增益放大器、可调均衡器、数据解码模块、数据显示模块依次串联。
8.所述地面系统每5s从地面向井下发送一次命令。
9.所述井下测量短节接收并识别地面系统命令200ms后，开始上传数据。
10.所述多个井下测量短节中任意相邻的两个，一个井下测量短节停止上传数据和另一个井下测量短节开始上传数据之间的时间间隔大于50ms。
11.所述多个井下测量短节中任意相邻两个井下测量短节上传数据的时间间隔为400ms。
12.所述单芯电缆的传输速率为100k/s。
13.一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输方法，使用如上所述任意一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统，包括如下步骤：s1：地面系统在同步发生模块驱动下，每5s下发一次同步信号命令至单芯电缆，同步信号命令通过单芯电缆传送至井下测量短节；s2：井下测量短节的命令接收模块一端和电缆连接，所述的命令接收模块接收从所述单芯电缆传输的所述地面系统发送的同步信号命令，并将同步信号命令传送给所述控制中心模块，所述控制中心模块根据收到的同步信号命令，分别控制所述数据采集模块采集传感器检测的数据、控制数据存储模块将数据采集模块采集的数据进行存储、控制数据发送模块按照同步信号命令在指定的时间准备上传数据；s3：井下测量短节控制中心模块被触发后，数据发送模块读取数据存储模块中的数据，按照预先设定的时序，通过调制后将数据直接发送至单芯电缆；同时，通过所述隔离模块消除单芯电缆上的直流电源，防止直流电源干扰单芯电缆的数据信号，保证单芯电缆信号传输；s4：井下测量短节数据通过单芯电缆上传至地面，地面系统的同步发生模块按照约定的时间顺序控制幅度检测模块检测数据的幅度，并通过可控增益放大器调节数据信号的增益，同时同步发生模块按照约定的时间顺序控制参数切换模块确定不同井下测量短节的调节参数，并控制可调均衡器调节恢复信号波形，完成信号的接收恢复； 整个过程，状态指示模块实时显示不同的井下测量短节所处的状态；s5：s4中恢复后的信号最后经数据解码模块解调后通过usb发送至数据显示模块进行显示和保存。
14.本发明的技术效果在于：本发明通过设定参数切换模块，配合可控增益放大器、可调均衡器，针对不同的井下测量短节调整不同的参数，实现单芯电缆实时的不间断的高速传输多个井下测量短节检测的数据。
15.以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
16.图1为本发明一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统示意图。
17.图2为本发明一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统井下测量短节电路示意图。
18.图3为本发明一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统地面电路示意图。
19.图4为本发明一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统单芯电缆传输信号波形时序示意图。
具体实施方式
20.实施例1为了克服现有生产井井下监测采用统一的均衡补偿模块进行统一的补偿的方法无法满足多测量短节监测的要求、而对每一个测量短节增设一个均衡补偿模块的方法电路复杂的问题，本发明提供了如图1所示一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统及方法，本发明通过设定参数切换模块，配合可控增益放大器、可调均衡器，针对不同的井下测量短节调整不同的参数，实现单芯电缆实时的不间断的高速传输多个井下测量短节检测的数据。
21.如图1所示，一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统，包括多个井下测量短节、单芯电缆、地面系统，所述的井下测量短节串联在所述的单芯电缆的入井端，所述的地面系统连接在所述单芯电缆的出井端，所述的地面系统从地面向井下发送命令，所述井下测量短节接收并识别地面系统命令后，开始通过所述单芯电缆传输数据到所述的地面系统，并进行处理、显示。
22.本发明地面系统从地面向井下发送命令，所述井下测量短节接收并识别地面系统命令后，开始通过所述单芯电缆传输数据到所述的地面系统，并进行处理、显示，可实现单芯电缆实时的不间断的高速传输多个井下测量短节检测的数据。
23.实施例2如图2所示，优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，所述的井下测量短节设有传感器和井下测量短节电路，所述的井下测量短节电路包括控制中心模块、数据采集模块，数据存储模块、数据发送模块、命令接收模块、隔离模块、电源模块，所述的命令接收模块一端与所述控制中心模块连接，一端与单芯电缆连接，所述的传感器与所述的数据采集模块、数据存储模块、数据发送模块、单芯电缆依次串联，所述的控制中心模块分别与所述的数据采集模块、数据存储模块、数据发送模块连接，所述的电源模块与所述的隔离模块、单芯电缆依次串联。
24.实际使用时，命令接收模块接收从单芯电缆传输的地面系统发送的命令，并将命令传送给控制中心模块，控制中心模块根据收到的命令，分别控制数据采集模块采集传感器检测的数据、控制数据存储模块将数据采集模块采集的数据进行存储、控制数据发送模块按照指定的时间向单芯电缆发送数据传输到地面系统，所述的电源模块与所述的隔离模块，通过隔离模块消除单芯电缆上的直流电源，防止直流电源干扰单芯电缆的数据信号，保证单芯电缆信号传输。
25.如图3所示，优选的，所述的地面系统设有地面电路，所述的地面电路包括同步发生模块、参数切换模块、可控增益放大器、可调均衡器、幅度检测模块、状态指示模块、数据解码模块，数据显示模块，所述的同步发生模块输出端分别与所述的参数切换模块、幅度检
测模块、单芯电缆连接，所述的参数切换模块输出端与所述的可调均衡器连接，所述的幅度检测模块输出端与所述的可控增益放大器连接，所述的单芯电缆与所述的可控增益放大器、可调均衡器、数据解码模块、数据显示模块依次串联。
26.实际使用时，所述的地面系统接收的核心是可控增益放大器和可调均衡器。可控增益放大器将接收信号放大到合适的幅度，方便接收。可调均衡器补偿单芯电缆的特性，恢复接收信号，使其能够被正确解码。同步发生模块产生一井下地面的时间同步信号。触发后，井下按照约定的时间顺序发送数据，地面按照约定的时间顺序接收信号，地面程序按照约定的时间顺序调节可调均衡器的参数恢复信号波形，同时按照约定的时间顺序由幅度检测模块检测幅度并调节增益。另外，由于参数调节后需要稳定时间，所以，每个通道之间插入足够的时间空隙。由于接收的通道比较多，预调参数的获取比较麻烦。通过参数切换模块加上状态指示模块来方便显示正在调节的井下测量短节的数据参数和调节参数所处的状态，方便整个调节过程。单芯电缆传输的数据经过可控增益放大器和可调均衡器调节后，传输到数据解码模块进行解码，解码后的数据传输到数据显示模块进行处理和显示。
27.如图4所示，优选的，所述地面系统每5s从地面向井下发送一次命令。所述井下测量短节接收并识别地面系统命令200ms后，开始上传数据。所述多个井下测量短节中任意相邻的两个，一个井下测量短节停止上传数据和另一个井下测量短节开始上传数据之间的时间间隔大于50ms。所述多个井下测量短节中任意相邻两个井下测量短节上传数据的时间间隔为400ms。所述单芯电缆的传输速率为100k/s。
28.实际使用时，所述井下测量短节接收并识别地面系统命令200ms后，开始上传数据。所述多个井下测量短节中任意相邻的两个，一个井下测量短节停止上传数据和另一个井下测量短节开始上传数据之间的时间间隔大于50ms。所述多个井下测量短节中任意相邻两个井下测量短节上传数据的时间间隔为400ms，保证了不同井下测量短节有序、正常、快速的传输检测数据，数据传输过程不发生混乱、乱码的情况。单芯电缆的传输速率可以达到为100k/s。实现井下测量短节数据在单芯电缆上的高速传播。
29.实施例3一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输方法，使用如上所述任意一种用于单芯电缆的多点高速遥测传输系统，包括如下步骤：s1：地面系统在同步发生模块驱动下，每5s下发一次同步信号命令至单芯电缆，同步信号命令通过单芯电缆传送至井下测量短节；s2：井下测量短节的命令接收模块一端和电缆连接，所述的命令接收模块接收从所述单芯电缆传输的所述地面系统发送的同步信号命令，并将同步信号命令传送给所述控制中心模块，所述控制中心模块根据收到的同步信号命令，分别控制所述数据采集模块采集传感器检测的数据、控制数据存储模块将数据采集模块采集的数据进行存储、控制数据发送模块按照同步信号命令在指定的时间准备上传数据；s3：井下测量短节控制中心模块被触发后，数据发送模块读取数据存储模块中的数据，按照预先设定的时序，通过调制后将数据直接发送至单芯电缆；同时，通过所述隔离模块消除单芯电缆上的直流电源，防止直流电源干扰单芯电缆的数据信号，保证单芯电缆信号传输；s4：井下测量短节数据通过单芯电缆上传至地面，地面系统的同步发生模块按照
约定的时间顺序控制幅度检测模块检测数据的幅度，并通过可控增益放大器调节数据信号的增益，同时同步发生模块按照约定的时间顺序控制参数切换模块确定不同井下测量短节的调节参数，并控制可调均衡器调节恢复信号波形，完成信号的接收恢复；整个过程，状态指示模块实时显示不同的井下测量短节所处的状态；s5：s4中恢复后的信号最后经数据解码模块解调后通过usb发送至数据显示模块进行显示和保存。
30.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。