基于扩频技术的测井信号长距离传输系统的研究

　　0　引　　言

　　测井是石油工程中的重要技术。要实现油田高产、稳产的目标,在油田测井过程中必须采用具有快速、高效的测井信号长距离传输系统。有线电缆信号传输技术成熟,具有传输质量高、效率好、且能实现双向快速传输等特点。目前在我国油田上,普遍采用的测井信号传输方式是有线电缆方式。测井电缆工作在井下的复杂环境中时,传输特性将会恶化,难以实现可靠的数据传输。通过调研发现,在测井作业系统中,国内外多单纯采用曼彻斯特编码、OFDM、ADSL、声波等数字或模拟信号调制解调技术来解决测井信号长距离传输中,信号因干扰导致畸变、信号传输速率下降的问题[1-4]。这些技术在如今钻井向更深的地层钻进时,实施效果下降,使得测井信号在长距离传输过程中误码率增加、传输速率降低。由于这是其固有技术缺陷所致,因此迫切需要研制一种新的测井信号长距离传输系统。

　　通过综合分析现有的信号传输模式,本文尝试设计一种基于扩频通信技术的测井信号长距离传输系统。

　　1　扩频技术适于井下信号传输

　　简单地说,扩频通信技术就是用伪随机编码将待传送的信息数据进行调制,实现频谱扩展后再传输,在接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理。

　　香农公式为C=Wlog2(1+P/N),式中:C为信道容量,W为频带宽度,P/N为信噪比。

　　从香农公式可推出,频带W和信噪比P/N是可以互换的,这意味着如果增加频带的宽度,就可以在较低信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率来传输信息[5]。这就是用扩展频谱的优势,也是扩频通信的核心所在。就测井信号长距离传输而言,应用扩频通信技术的

　　主要优点如下:

　　1)抗干扰能力强,适合在测井作业的恶劣通信环境下实现可靠的数据通信;

　　2)可以实现码分多址技术,在同一根测井电缆上实现不同测井项目的同时通信,从而提高测井信号传输的效率。

　　2　系统设计

　　基于成本及技术实施难度综合考虑,系统采用直接序列扩频系统的结构进行设计。系统分为发射和接收两部分[6]。在发射部分,对要传送的基带信号进行预处理,将它与一个高速的伪码信号进行时域相乘,得到一个扩频码流,然后对此扩频码流进行四相相移键控(QPSK)调制编码,并送入信道传输。在接收部分,采用外差式接受,接受信号与本地振荡信号进行混频后,输出一个中频信号。本地伪码产生器产生一个与发送端相一致的本地伪码,用此本地伪码对混频器的输出信号进行相关解扩。相关解扩后的信号不再含有伪码的成分,即将信号恢复到中频调制信号。然后进行相关解调,恢复出所传输的基带信息。系统中各个模块功能划分如下: