基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法及系統技術方案

一種基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法及系統；該方法包括以下步驟：(1)將傳感器采集的數據調制為MSK信號；(2)MSK信號進行功率放大；(3)放大后的信號發射輸出；(4)接收電磁信號；(5)對接收到的電磁信號進行信號放大和濾波，并提取出數據；(6)將提取出的數據傳給MWD泥漿脈沖傳輸裝置；該系統包括近鉆頭傳感器短節、信號發生發射短節、信號接收短節和MWD泥漿脈沖傳輸裝置；近鉆頭傳感器短節內設置有近鉆頭傳感器，信號發生發射短節中設置有MSK信號發生器和電磁信號發射天線，信號接收短節內設置有MSK信號接收器和電磁信號接收天線，MWD泥漿脈沖傳輸裝置與信號接收短節連接。本發明專利技術實現了近鉆頭數據快速、準確的傳輸。

And the system of underground wireless electromagnetic short transmission method based on MSK modulation

A method and system for underground wireless electromagnetic short transmission based on MSK modulation; the method comprises the following steps: (1) the data collected by the sensor for MSK modulation signal; (2) MSK signal power amplifier; (3) the amplified signal transmitter output; (4) receiving electromagnetic signals; (5) signal the electromagnetic amplifying and filtering the received signal, and extract data; (6) the extracted data to MWD mud pulse transmission device; the system includes sensor, signal near bit short, short and short emission signal receiving MWD mud pulse transmission device; a sensor is arranged near the bit near bit sensor joint in short, the signal emission is provided in the MSK signal generator and the electromagnetic signal transmitting antenna, signal receiving short MSK are arranged in the electromagnetic signal receiver and signal receiving antenna, MWD mud pulse transmission device Connect to the signal receiving section. The invention realizes fast and accurate transmission of near drill bit data.

【技術實現步驟摘要】
基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法及系統
本專利技術涉及一種基于MSK(最小相位頻移鍵控)調制技術的井下無線電磁短傳方法及系統，屬于井下測量
，特別應用于隨鉆測量系統(MWD，MeasureWhileDrilling)。
技術介紹
隨著隨鉆測量和地質導向測井技術的發展，越來越多的數據采集傳感器被安裝在鉆頭附近以更準確、更及時的獲取地層信息。然而在旋轉導向測井系統中，鉆頭與MWD系統(隨鉆測量系統)是被動力鉆具分開的，二者無法通過線纜連接。因此如何將近鉆頭傳感器采集的數據傳輸至MWD系統就成了亟需解決的問題?，F有技術將數據調制后使用螺旋線圈作為發射、接收天線進行數據傳遞，存在收發裝置復雜、傳輸信號易受井下復雜環境干擾的問題。
技術實現思路
針對現有井下測量技術存在的不足，本專利技術提供一種傳輸過程簡單、信號不易受干擾的基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法，該方法將近鉆頭傳感器采集到的數據經過以MSK調制形式通過天線發射輸出。同時提供一種實現該方法的系統。本專利技術的基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法，包括以下步驟：(1)通過近鉆頭傳感器采集鉆頭運行的數據，并調制為MSK信號；(2)MSK信號進行功率放大；(3)放大后的信號經電磁信號發射天線發射輸出；(4)通過接收天線接收由發射天線輸出的電磁信號；(5)對接收到的電磁信號進行信號放大和濾波，并提取出數據；(6)將提取出的數據傳給MWD泥漿脈沖傳輸裝置。實現上述方法的基于MSK調制的井下無線電磁短傳系統，采用以下技術方案：該系統，包括近鉆頭傳感器短節、信號發生發射短節、信號接收短節和MWD泥漿脈沖傳輸裝置；近鉆頭傳感器短節內設置有近鉆頭傳感器，信號發生發射短節中設置有MSK信號發生器和電磁信號發射天線，近鉆頭傳感器與MSK信號發生器連接，MSK信號發生器與電磁信號發射天線連接；信號接收短節內設置有MSK信號接收器和電磁信號接收天線，電磁波接收天線與MSK信號接收器連接；MWD泥漿脈沖傳輸裝置與信號接收短節中的脈沖信號解調電路連接。所述近鉆頭傳感器至少是電阻率傳感器、自然伽馬傳感器、井斜傳感器、振動傳感器和溫度傳感器中的一種。所述MSK信號發生器包括脈沖信號調制電路和功率放大電路，功率放大電路與脈沖信號調制電路連接，電磁信號發射天線與功率放大電路連接。所述MSK信號接收器包括信號放大電路、濾波電路和脈沖信號解調電路，電磁波接收天線、信號放大電路、濾波電路和脈沖信號解調電路依次連接。近鉆頭傳感器短節直接與鉆頭連接，信號發生發射短節連接在鉆頭傳感器短節與鉆具之間，信號接收短節連接在鉆具上。近鉆頭測量短節中的傳感器采集各種實時信息數據，經編碼調制后傳輸至MWD泥漿脈沖傳輸裝置，最終上傳至地面信息處理系統。本專利技術將近鉆頭傳感器采集到的數據經過以MSK調制形式通過天線發射輸出，解決了過去的無線短傳系統收發裝置復雜、傳輸信號易受井下復雜環境干擾的問題，實現了近鉆頭數據快速、準確的傳輸。附圖說明圖1是本專利技術中基于MSK調制的井下無線電磁短傳系統的結構原理示意圖。圖2是本專利技術中基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法的步驟流程框圖。圖中：1.鉆頭，2.近鉆頭傳感器短節，3.信號發生發射短節，4.鉆具，5.信號接收短節，6.MWD泥漿脈沖傳輸裝置，7.地層，8.鉆井壁。具體實施方式本專利技術的基于MSK調制的井下無線電磁短傳系統，如圖1所示，包括近鉆頭傳感器短節2、信號發生發射短節3、信號接收短節5和MWD泥漿脈沖傳輸裝置6。近鉆頭傳感器短節2直接與鉆頭1連接，近鉆頭傳感器短節2內設置有近鉆頭傳感器組，近鉆頭傳感器組是電阻率傳感器、自然伽馬傳感器、井斜傳感器、振動傳感器和溫度傳感器等所需要的井下傳感器的一種或多種。信號發生發射短節3連接在鉆頭傳感器短節2與鉆具4(螺桿、泥漿馬達等隔離泥漿脈沖傳輸裝置6與鉆頭1的儀器或設備)之間，信號發生發射短節3中設置有MSK信號發生器和電磁信號發射天線，MSK信號發生器包括脈沖信號調制電路和功率放大電路，近鉆頭傳感器與功率放大電路連接，功率放大電路與脈沖信號調制電路連接，電磁信號發射天線與功率放大電路連接。信號接收短節5連接在鉆具4上，信號接收短節5內設置有MSK信號接收器和電磁信號接收天線。MSK信號接收器包括信號放大電路、濾波電路和脈沖信號解調電路，電磁波接收天線、信號放大電路、濾波電路和脈沖信號解調電路依次連接。MWD泥漿脈沖傳輸裝置6與信號接收短節5中的脈沖信號解調電路連接。脈沖信號調制電路、功率放大電路、濾波電路、信號放大電路和脈沖信號解調電路均采用現有常規電路。電磁信號發射天線和電磁信號接收天線均采用螺旋環天線或與之類似的設計結構。由于鉆具4的存在，任何線纜無法正常通過，近鉆頭的地層信息及鉆頭1的狀態等信息無法及時的傳輸至地面進行信息處理，因此本專利技術采用電磁波的形式，以地層7、鉆井壁8及鉆具4內部的鉆井液為電磁傳輸信道，將近鉆頭傳感器采集的數據傳輸至MWD泥漿脈沖傳輸裝置6，再由該系統傳輸至地面進行信息處理，這樣可以根據井下信息及時的調整勘探策略，有效的提升勘探效率。上述系統基于MSK調制對井下無線電磁短傳的方法，是將近鉆頭傳感器采集到的數據經過調制后以MSK信號的形式通過天線經由電磁信道發射輸出；MSK信號接收器接收MSK信號，并將解調信號取得的數據傳輸至MWD泥漿脈沖傳輸裝置6。如圖2，包括以下具體步驟：1.近鉆頭傳感器短節2中的傳感器采集的數據由MSK信號發生器中的脈沖信號調制電路調制為MSK信號；2.MSK信號由MSK信號發生器中的功率放大電路進行功率放大；3.功率放大后的信號由電磁信號發射天線發射輸出；4.電磁信號接收天線接收由電磁信號發射天線輸出的電磁信號；5.由MSK信號接收器中的信號放大電路將接收到的電磁信號進行信號放大；6.由MSK信號接收器中的濾波電路對放大后的信號進行濾波，并由MSK信號接收器中的脈沖信號解調電路提取出數據；7.提取出的數據傳給MWD泥漿脈沖傳輸裝置6。載有數據的電磁信號以MSK的形式進行傳輸。電磁波信號傳輸通道由地層、鉆鋌及鉆井液構成。MSK信號發生器通過電磁感應方式在電磁信道產生微弱的感應電流以傳輸電磁數據。由泥漿脈沖傳輸裝置傳輸至地面信息處理系統。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法，其特征是，包括以下步驟：(1)通過近鉆頭傳感器采集鉆頭運行的數據，并調制為MSK信號；(2)MSK信號進行功率放大；(3)放大后的信號經電磁信號發射天線發射輸出；(4)通過接收天線接收由發射天線輸出的電磁信號；(5)對接收到的電磁信號進行信號放大和濾波，并提取出數據；(6)將提取出的數據傳給MWD泥漿脈沖傳輸裝置。

【技術特征摘要】
1.一種基于MSK調制的井下無線電磁短傳方法，其特征是，包括以下步驟：(1)通過近鉆頭傳感器采集鉆頭運行的數據，并調制為MSK信號；(2)MSK信號進行功率放大；(3)放大后的信號經電磁信號發射天線發射輸出；(4)通過接收天線接收由發射天線輸出的電磁信號；(5)對接收到的電磁信號進行信號放大和濾波，并提取出數據；(6)將提取出的數據傳給MWD泥漿脈沖傳輸裝置。2.一種基于MSK調制的井下無線電磁短傳系統，包括近鉆頭傳感器短節、信號發生發射短節、信號接收短節和MWD泥漿脈沖傳輸裝置；其特征是：近鉆頭傳感器短節內設置有近鉆頭傳感器，信號發生發射短節中設置有MSK信號發生器和電磁信號發射天線，近鉆頭傳感器與MSK信號發生器連接，MSK信號發生器與電磁信號發射天線連接；信號接收短節內設置有MSK信...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔凡敏，張寧，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東,37