无线通信在石油测井中的应用
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摘要:随着无线通信技术的快速发展,无线通信系统的应用范围越来越大。无线通信技术在石油测井中的应用,可以实现石油管理监测部门对测井现场的实时监测,既满足了油田现代化的要求,又提高了测井效率。本文主要介绍了两种无线通信技术在石油测井中的具体应用。
关键词:无线通信技术 石油测井 实时监测 应用
1、引言
石油勘探基本都是在野外作业,环境比较恶劣,石油测井过程中,通常测试人员获得所要测量的全部数据后,才能上报给相关部门,这个过程需要一定的时间,管理部门得到的测井数据基本都不是实时的,如果测井现场与管理部门相距比较远或是海上石油测井现场,那中间的延迟时间就会更长了。这样管理部门就无法实现对测井工作进行实时的指导与监督。管理部门自然也不能够控制测井现场,如果出现偏差,有可能要重新进行测井,因而会带来测井工作时间的延误及测井成本的提高。因此,在石油测井工作中运用现代通信技术,建立一套实时通信系统进行实时传输测井数据,从而使管理部门能够对石油测井现场进行实时监测与管理,不仅可以很大程度上的提高测井效率,减少测井时间,缩短测井周期,而且可以节省一些人力物力,节约成本。
2、低频声波无线传输技术在石油测井中的应用
在油田开发的中后期,因井况、地层状况等因素的影响,现场应用中常规的测井方法具有一定的局限性,很多油井不易测试,导致严重缺少油井的动态生产资料,无法满足油藏综合治理的要求。低频声波无线传输技术可以解决这一难题,它能在常规测试仪器无法工作的环境中工作,不仅可以为油井动态分析提供依据,而且能为采油工程及油藏工程提供很多的信息资料,从而改进增产措施和增强作业效果。
低频声波无线传输技术是在油井检泵期间把无线传输系统与测试仪器连同泵一并放入到井中,测试仪器获得井下信息数据后,经过单片机进行编码,驱动电声转化器开始工作,从而发射声波脉冲信号,该信号沿着油管传输到地面,由井口的声波接收探头接收;再经数据处理和分析,便可获得该井当前状态下的资料,从而实现对油井的实时监测。[1]
低频声波无线传输技术的核心部件是电声转换器,它需要具备的发射声波强度大、抗干扰能力强、传输距离远、脉冲宽度小、易于辨别等特点。由于在油井中采集到的数据需要通过油管来正确地传输,所以数据的编码方案需要具备精确性、简洁性,适于管道传输等特点。地面接收装置按照声波共振的原理和声波信号在油管中主频信号传输特点,设计了灵敏度高的地面接收装置,使传输到地面的声波频率和接收探头内的固有频率相一致而达到共振效应,增强了声波信号的强度。滤波抗干扰技术根据传输信号的特点,滤除所需频率段外的声波信号,然后进行降噪处理,能够去除绝大部分的噪音。由于现场可能会有很多种噪声,采用滤波抗干扰技术,能够滤掉干扰信号,经过放大处理后,波形可以显示比较清晰,从而获得更准确的资料。
低频声波无线传输技术打破了常规测井过程中需要放入电缆等传输介质的局限性。格局低频布线传输技术开发的井下无线传输测试仪,运用油管作为介质来传输测得的信号,迅速地将井下测试数据转变为二进制编码脉冲信号后传输到地面的接收设备,从而实现了油井测试的无线传输技术。声电转化设备通过吸附在井口法兰、盘根盒或光杆上的探头来采集丼中的信号,放置探头的操作非常方便,可以在油田开采中大力推广使用。周围环境的噪音在正常的采集过程中对传输的信号不会造成太大的干扰;计算机处理信号声波所显示图形有鲜明特征,且信号声波在播放时也与其它声音具有明显的差异,很难与其它声波混淆;在分析资料过程中,分析人员可以通过对波形和声音两方面进行识别,同时采用滤波和抗干扰技术,可以得到正确的测试资料。[2]
3、CDMA1X技术在石油测井中的应用
CDMA1X无线通信技术在石油测井中的应用方案是通过CDMA1X无线网络将下位机传感器在测井现场采集到的各种参数的数据,经现场计算机的整理、打包、压缩后传输给因特网,数据包由此进入到网络上的中心站计算机。中心站还可以借助中心局域网,使得多个终端都可以同时显示测井现场状态,从而技术人员可以实时了解现场的情况。
CDMA1X是中国联通在完善优化CDMA网络建设过程中推出的比较成熟的第三代通信技术,它在IS-95CDMA网络的基础上进一步升级了无线接口,使其支持高速补充业务信道,从而可实现高速互联网接入服务。CDMA1X无线传输业务能为测井数据的传输提供优良的网络支持,因为它的信号覆盖范围广、信道有保障,可以高速传输数据,并且费用相对较低。[3]
该方案运用TCP提供面向连接的可靠的流传递服务,它能为应用程序提供可靠的通信连接,使一台计算机发出的字节流无差错地发往网络上的其他计算机,对可靠性要求高的数据通信系统往往使用TCP协议传输数据。测井传输数据量比较大,并且网络的环境复杂。之所以使用TCP协议进行通信是因为它的数据的吞吐量完全能够满足石油测井的要求,能够更好的保证测井数据传输的可靠性。虽然UDP协议也是常用的传输层协议,且它很容易地建立连接,传输速度也很快,但是它提供的是不可靠的无连接的数据报投递服务,适合用于一次性只传送少量数据、对可靠性要求不严格的应用场合。
该方案的通信平台的任务主要是将现场将测得的实时数据和文件数据通过无线移动网络发送到测控中心计算机。它包括负责接收和转达指令的发送端接口和接收端接口、实现TCP/IP协议与建立网络连接的TCP/IP套接字、通信协议、负责交互测井资料的文件传输接口、测井数据传输接口等五部分。
该无线传输方案的通信网络覆盖范围很广,通信协议具有很强的纠错能力,即使油田处于偏远位置,能可以保证通信的可靠性;由于该通信系统的传输速率大于测井现场的采样速率,不会导致通信延迟,能够实时传输测井数据,从而达到对井况的实时监控;系统的安装拆卸方便,网络接入速度快,能很好的符合石油测井设备经常移动的特点。
4、结语
综上所述,无线通信技术正在越来越多地在石油测井中应用,这不仅拓宽了无线通信的应用范围,而且为实现实时监测石油测井提供了可能,解决了一些油井使用常规测井设备无法检测的难题,提高了测井效率,提供了增加石油产量的方法,促进了石油工业的发展。
参考文献
[1] 刘光汉,刘伟.井下无电缆遥测技术的信号传输通道.
[2] 刘选朝.基于ATS的抽油机动态监测技术及仪器[J].石油仪器,2006.
[3] 苏林,刘文江.CDMA1X在行业应用中的接入实现方式.通信管理与技术,2005.