一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统及同步方法技术方案

本发明专利技术公开了一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统及同步方法，该系统包括在地面上的地面发送电路和在井下的井下恢复电路，其中地面发送电路包括信号源，与信号源电连接的驱动电路，与驱动电路电连接的单端转差分电路，与单端转差分电路电连接的变压器T1；井下恢复电路包括变压器T2；变压器T1和变压器T2之间通过电缆电连接。本发明专利技术所公开的同步系统，由地面发送电路的驱动电路将信号驱动放大，再使用差分信号传输，随后经变压器隔离，增加了信号传输的距离，减少了信号在几千米电缆上传输过程中所受的干扰。输过程中所受的干扰。输过程中所受的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统及同步方法


[0001]本专利技术属于石油测井领域，特别涉及该领域中的一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统及同步方法。

技术介绍

[0002]在石油测井应用领域中，有些仪器需要满足地面和井下信号的相位同步。比如在井间电磁成像系统地面与井下系统同步实现中，需要地面电路与井下电路实现实时同步。现有的方法是利用RS-485总线平衡发送和差分接收特点，将地面上同步信号通过几千米电缆传输到井下。这种信号传输方式能够抑制共模干扰，满足上千米长距离信号传输。但需要指出的是，由于测井电缆共7根缆芯，地面向井下发送时钟同步的参考信号占用2个缆芯，其它缆芯用于井下仪器的供电和通讯。特别在发射端，井下发射时，供电电流大，电缆线传输的同步信号受到严重的干扰，造成下传的同步信号产生毛刺和抖动，模拟锁相环路无法正常锁定，甚至导致地面与井下恢复信号无法达到同步。因此，必须找到一种抗干扰性强的同步方法来完成地面与井下电路的实时同步。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种能在井下获得稳定同步信号的井间电磁成像系统地面与井下同步系统及同步方法。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其改进之处在于：包括在地面上的地面发送电路和在井下的井下恢复电路，其中地面发送电路包括信号源，与信号源电连接的驱动电路，与驱动电路电连接的单端转差分电路，与单端转差分电路电连接的变压器T1；井下恢复电路包括变压器T2，与变压器T2电连接的低通滤波器，与低通滤波器电连接的差分转单端电路，与差分转单端电路电连接的比较器，与比较器电连接的全数字锁相环电路；变压器T1和变压器T2之间通过电缆电连接。
[0006]进一步的，井下恢复电路还包括与全数字锁相环电路电连接的晶振和N分频电路。
[0007]进一步的，晶振采用压控晶体振荡器。
[0008]进一步的，电缆长度约为5000米。
[0009]一种同步方法，使用上述的井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其改进之处在于：地面发送电路的信号源向驱动电路发送正弦信号f
in
，该正弦信号经驱动电路放大后，再经单端转差分电路转化为差分信号，最后经变压器T1和电缆传输至井下恢复电路的变压器T2，变压器T2将该信号输入低通滤波器，低通滤波器滤掉信号上叠加的干扰信号后把信号送入差分转单端电路，差分转单端电路将其转化为单端信号并送入比较器，比较器将该信号由正弦信号转化为方波信号f
in1
后输入全数字锁相环电路，全数字锁相环电路从方波信号f
in1
中恢复出同步信号f
out
并输出。
[0010]进一步的，信号源向驱动电路发送频率为109Hz的正弦信号f
in
。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012]本专利技术所公开的同步系统，由地面发送电路的驱动电路将信号驱动放大，再使用差分信号传输，随后经变压器隔离，增加了信号传输的距离，减少了信号在几千米电缆上传输过程中所受的干扰。井下恢复电路接收到的信号依次经变压器隔离，带通滤波器滤波，磁隔离差分转单端电路转化为单端信号，减少了其它电缆线对同步信号的电磁干扰，提高了传输同步信号的稳定性。
[0013]使用全数字锁相环电路，即使井下接收到的信号因受到强电流干扰而毛刺增多、抖动增大，仍然能够锁定输入信号，恢复出与输入信号同频同相的稳定信号，增强了信号抗干扰能力，达到地面与井下同步。
[0014]本专利技术所公开的同步方法，减少了电磁信号对同步信号造成的干扰，提高了差分信号的长距离传输质量，可在井下获得比较稳定的同步信号，达到地面与井下接收信号的实时同步。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例1所公开同步系统的组成框图；
[0016]图2是电缆电流在200mA时全数字锁相环电路的同步状态图；
[0017]图3是电缆电流在500mA时全数字锁相环电路的同步状态图。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0019]实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统，包括在地面上的地面发送电路(虚线框N1)和在井下的井下恢复电路(虚线框N2)，其中地面发送电路包括信号源，与信号源电连接的驱动电路，与驱动电路电连接的单端转差分电路，与单端转差分电路电连接的变压器T1；井下恢复电路包括变压器T2，与变压器T2电连接的低通滤波器，与低通滤波器电连接的差分转单端电路，与差分转单端电路电连接的比较器，与比较器电连接的全数字锁相环电路；变压器T1和变压器T2之间通过长度约为5000米的电缆电连接。
[0020]在本实施例中，井下恢复电路还包括与全数字锁相环电路电连接的晶振和N分频电路。晶振采用压控晶体振荡器，井下温度升高时，晶振频率也会随之漂移，故采用了一种基于DSP的自适应温度补偿系统，对晶振频率进行实时修正，保证了晶振输出频率的精度。
[0021]本实施例还公开了一种同步方法，使用上述的井间电磁成像系统地面与井下同步系统，地面发送电路的信号源向驱动电路发送正弦单端信号f
in
，该正弦信号经驱动电路放大后，再经单端转差分电路转化为差分信号，最后经变压器T1隔离后由电缆传输至井下恢复电路的变压器T2，变压器T2将该信号隔离后输入低通滤波器，低通滤波器滤掉信号上叠加的干扰信号后把信号送入差分转单端电路，差分转单端电路将其转化为单端信号并送入比较器，比较器将该信号由正弦信号转化为方波信号f
in1
后输入全数字锁相环电路，全数字锁相环电路从方波信号f
in1
中恢复出同步信号f
out
并输出。完成地面与井下的实时同步。井
下恢复出的同步信号与输入端信号是同频，相位固定差90
°
。
[0022]本实施例信号源向驱动电路发送频率为109Hz的正弦信号f
in
，由于在长距离传输中不适合用频率高的信号，所以用较低频率信号作为同步信号。
[0023]全数字锁相环电路具有抗干扰能力强，锁定速度快的特点。用全数字锁相环电路代替模拟锁相环路，完成了地面与井下的实时同步。
[0024]从图2、图3可以看出，电缆供电电流越大，经过长电缆传输后的同步信号毛刺就越多，而且抖动越大。然而，即使在信号毛刺增多，抖动明显情况下该全数字锁相环电路仍能够完成频率和相位锁定，达到信号同步，由此验证了本实施例同步方法的正确性。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其特征在于：包括在地面上的地面发送电路和在井下的井下恢复电路，其中地面发送电路包括信号源，与信号源电连接的驱动电路，与驱动电路电连接的单端转差分电路，与单端转差分电路电连接的变压器T1；井下恢复电路包括变压器T2，与变压器T2电连接的低通滤波器，与低通滤波器电连接的差分转单端电路，与差分转单端电路电连接的比较器，与比较器电连接的全数字锁相环电路；变压器T1和变压器T2之间通过电缆电连接。2.根据权利要求1所述的井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其特征在于：井下恢复电路还包括与全数字锁相环电路电连接的晶振和N分频电路。3.根据权利要求2所述的井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其特征在于：晶振采用压控晶体振荡器。4.根据权利要求1所述的井间电磁成像系统地面与井下同步系统，其特征在于：电缆长度约为5000米。5.一种同步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆乐，杨爱锋，耿春娜，李金奇，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：