多相流测井传感器数据传输系统设计

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石油开采中油井多相流测井技术是油藏动态监测的重要手段,可为油藏管理及油井生产特性优化提供地球物理测井信息。随着井下多相流测井传感器数据传输量增加,给测井电缆数据传输速率与传输质量提出了更高的要求。然而,测井单芯电缆传输介质有效带宽窄,具有选择性衰落及高温高压干扰等不利因素,致使测井数据传输速率与传输质量面临很大挑战。此外,传输设备中测井硬件系统电路复杂、功耗高、模块间数据交换困难等问题降低了测井数据传输可靠性。因此,针对测井电缆传输介质和设备特征,研究高速稳定的多相流测井传感器数据传输系统,对油井动态监测中的测井技术提高具有重要意义。本文设计了多相流测井传感器数据传输系统。建立了电缆分布参数模型,分析了单芯电缆传输特性。在此基础上,研究了基于正交频分复用(OFDM)调制解调技术的数据传输算法,分析了不同算法的传输速率和误码率。此外,设计了数据传输软硬件系统,基于双核数字信号处理器(DSP)硬件架构实现了OFDM数据传输算法。结合多相流传感系统测量平台,搭建了测井传感器数据模拟传输装置,实际测试了旋转电场式电导传感器信号传输性能。本文创新性研究成果如下:1.设计了基于双核DSP的硬件架构,相比于国内传统测井传输系统架构,不仅减小了控制模块与信号处理模块间通信难度,同时简化了硬件复杂度,减小功耗及系统体积。2.针对测井单芯电缆特性,数据传输算法中采用16QAM子载波调制解调、循环前缀等关键技术,结合时域及频域信道均衡算法有效提升了传输系统数据传输速率及抗扰水平。3.所设计的测井数据传输系统对实际两相流测井传感系统信号进行了传输测试,测试结果表明旋转电场式电导传感信号在模拟7000米传输速率280 kbps下误码率小于1%,取得了较好的软硬件设计效果。
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