基于钻井液的随钻声波数据传输技术

随着各种先进钻井技术的发展,需要实时传输到地面系统的井下数据越来越多,而现有的随钻数据传输技术传输速率较低,无法满足实际钻井需求。尝试将成熟的水声通信技术应用于随钻数据传输,建立了随钻数据声波传输的理论模型,分析了管道声波长距离传输的条件、声波频率对声波衰减的影响;利用有限元软件对随钻声波数据传输系统进行了仿真,在井深2 000 m,声波频率1、4、8 kHz,钻井液粘度20 mPa·s等条件下,声波衰减的仿真结果和理论分析的最大相对误差小于8.5%,验证了理论模型的正确性;分析了钻杆变径、弯曲等现象对声波传输的影响;最后通过实验测试,进一步验证了声波数据传输方式的技术潜力,为该技术的实用化奠定了基础。

数据无损压缩传输方法在阵列声波测井仪中的应用

正交多极子阵列声波测井仪SL6678遥测上传的数据量极其庞大,但其电缆传输速率还不到100 kb/s。对阵列声波数据在井下采集后进行无损压缩传输,是增加传输带宽的主流解决方案。目前针对声波测井数据的无损压缩方法主要有字典压缩(LZW)及其改进算法、无损DCT,预测编码以及流行的音频无损编码方法,但这些方法压缩率较低,或算法复杂程度高。通过研究采样点高低字节值在波列上的分布规律,提出了一种高位字节进行部分匹配预测编码(PPM)和低位字节预处理后再进行PPM编码相结合的无损压缩方法,并在SL6678上实现了硬件设计和嵌入式软件开发。通过与其他编码方式的实验比较,所提方法的数据压缩率达到约51%,远优于大部分的压缩算法,且较低的算法复杂度易于编程实现。实际测试表明,声波数据的传输速率提高到约200 kb/s。所提方法提高了SL6678井下仪的数据采集质量和传输速率,使其更好地服务于油田的勘探开发工作。