单芯电缆传输特性及其中高速率传输技术研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论1.1课题背景及意义本课题来源于大庆油田公司测试分公司，对其研究的目的是寻求提高单芯电缆测井系统数传速率的方法，以满足测井仪器不断更新换代、测井数据量越来越大对单芯电缆测井遥测系统的数传速率和可靠性要求。在油气田的勘探和开发阶段，现场地质工作的重要任务之一就是落实地质构造、划分钻井地质剖面。通过确定钻井所穿过的各地质时代地层的层序、埋藏深度、地层厚度和岩石性质了解油气生、储、盖层的构造位置、岩性特征及含油气情况等。完成这些任务除通过钻井取心、井壁取心、岩屑录井等地质方法外，再就是通过测井方法

2、对岩层各种地球物理性质进行研究，间接地确定岩层的地质特性。岩层有各种物化特性，如电化学特性、导电性、导热性、声学特性、弹性、放射性等，还有其他的物理特性，如孔隙度、渗透率、饱和度等。一定的地质性质必然反映出相应的地球物理性质，当岩层的地质性质变化时，其地球物理性质也随之而变化。因此，可以通过测量岩层的地球物理性质的变化，间接地认识岩层的地质性质。另外，施工[1]中还有一些工程技术问题，需要通过测井来获得所需要的数据和资料。在油田开发中，当油井钻到设计深度后就需要进行测井，以获得各种石油地质及工程技术资料作为完井和开发油田的原始资料

3、，这种测井习惯上称为裸眼测井。而在油井下完套管后所进行的二系列测井，习惯上称为生产测井或开发测井。除裸眼测井和生产测井外，还有一种测井叫工程测井，它的主要作业项目有试油、完井、解卡、修井、采油等服务。所以说，测井作为石油行业的一项测试监测技术，是贯穿每一口油井的整个生命周期的。测井和其它测试技术一样，是需要一定的测试设备和仪器的，由这些测试设备和仪器等组成的系统称为测井系统。图1-1所示为油田中应用的一种测井系统，它主要由两部分组成，即井下仪器和地面系统。图1-2所示为测井施工图，测井地面系统是放在测井车上的，测井仪器沿井孔被送到

4、井中，将地下岩层的物理化学特性和井温、井径等参数变换为电信号输出，再通过[1,2]一定的介质传送给地面系统做进一步处理和解释。在石油测井领域，测井仪器要被送至1000m以上、甚至9000m的高温、高压环境的井下，传输媒介不仅是下传控制命令和上传测井数据的双向通道，还要为井下仪器提供电能，与此同时它需要承受组合测井仪器串的重量。所以，虽然测井技术随着--1哈尔滨工业大学工学硕士学位论文微电子技术、信息处理技术的飞速发展经历了模拟测井、数字测井、数控测井和成像测井的不同发展阶段，但是传输媒介一直使用的是如图1-3a)所示[3,4]的专

5、用七芯、四芯、三芯和单芯铠装电缆。由于单芯电缆容易下井且成本较低，所以在勘探和生产测井中被广泛应用。图1-3b)是它的结构图，其中心是一根用于数据传输的铜质缆芯，外层是钢丝铠装，用以增强电缆的抗拉强度。a)井下仪器b)地面系统图1-1测井系统Fig.1-1Wellloggingsystem在石油开采中，以高效、准确的测井方法了解井下油气状况，以最合理[5]的方式最大限度地开采石油是非常重要的。所以现代测井均采用组合测井方法，一次下井多种仪器，同时采集多种参数。为更好地获取井下的岩性、物性、含油性及渗透性等方面的数据，上世纪90年代

6、，西方国家开始应用成[2]像测井技术，90年代末，我国也开始成像测井技术的应用。组合测井和成像测井的出现致使测井数据量非常大，而这些数据要通过测井电缆实时、准确地传输到地面，所以高速电缆遥传系统便成为组合测井和成像测井系统的一个重要组成部分。但是，专用单芯测井电缆的传输特性较差，再加上井下高温高压的影响，以它为传输介质的遥测系统数传速率一直较低，目前多用的只有22.8kbit/s和5.7kbit/s两种，远远不能满足组合测井及成像测井对测井遥测系统的数传速率要求，这也就成了组合及成像测井系统的技术瓶颈。所以认真研究单芯电缆的传输特

7、性，设法尽可能提高单芯电缆遥传系统的数传[6~8]速率具有重要意义。--2哈尔滨工业大学工学硕士学位论文图1-2测井施工图Fig.1-2Schematicdiagramofwell-loggingconstruction铠装缆芯绝缘层a)各种测井电缆b)单芯测井电缆结构图图1-3测井电缆Fig.1-3Wellloggingcable1.2国内外研究现状及存在问题1.2.1国内外研究现状在油田开发领域，世界上有很多专门从事测井仪器、设备开发和技术服务的公司。非常知名的有斯伦贝谢公司(SWS)、阿特拉斯公司(AWS)、哈里伯顿公司(H

8、LS)等，他们拥有世界上最先进的测井技术。他们的工作紧紧围--3哈尔滨工业大学工学硕士学位论文绕电缆测井和随钻测井两大系列展开，并且以井下仪器的研究、推广及应用来推动新技术的快速发展。国内仍是中石油、中石化和中海油“三足鼎立”的局面。通过引进与自主