深井声波无线传输关键技术研究

• 作 者: 何来
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 深井通信 声波无线传输 单载波频域均衡 dsPIC

随着石油工业的发展,深油井的测试、钻探和开采工作日益重要。作为深井油气开采的重要环节,井下信息和数据的获取方式成为业界关注的焦点,相对于有线传输成本巨大、操作繁琐的缺点,无线传输节约成本、操作简单,自然成为目前研究的热点。由于深井无线传输应用于特殊的、高温高压的深井下,如何保证苛刻环境下的无线传输成为本文研究和讨论的重心所在。深井无线传输手段包括泥浆、电磁波和声波,这些方法互有优劣,适应的场景也各不相同;声波传输适应性最强、但目前研究最为困难。由于声波在深井的传输中,多是通过油管串传播,本文在讨论通用无线信道性质的基础上,详细分析了声波在管道串中的传输特性,特别是说明了这种特性在频带上的分布,并进而分析了声波在深井无线信道下的传输特征。分析信道特征后,本文采用单载波频域均衡技术作为无线传输的基本算法结构,通过分析通信均衡原理并在此基础上讨论频域均衡的信道模型和独特字使用方法,给出了频域均衡的基本结构。文中讨论并比较了迫零和最小均方误差两种均衡方法,并通过MATLAB?仿真比较了两种方法的性能。根据声波传输特征和算法分析,本文给出系统的基本结构设计,讨论媒体控制协议和系统实现,并介绍dsPIC器件的电气标准和数字处理函数库。最后,本文给出了系统的结构设计及会用到的其他无线技术。本文研究的深井声波无线传输应用前景主要有:实现包括石油工业应用在内的井下勘测,钻井控制,开采时井下信息数据信号的传输和处理;并可以作为进一步研究井下和地面双向传输的基础。同时,本文所使用的数字信号控制器dsPIC开发平台可以作为其他井下实时处理器件选择的参考,本文所描述的开发方法和流程可作为深井传输系统实现其他传输手段的参考。