专利名称：一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测井技术领域，尤其涉及一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法及装置。
背景技术：
随着现代钻井技术的发展，连续油管钻井(CTD)技术已日益广泛地应用于再钻井和多分支井的钻井中。在连续油管的钻井过程中，要对井斜方位角、工具面角等定向参数和地质参数进行实时监测，以便及时了解底部钻具组合的当前状态与底层信息，保证钻头能够在目标层中穿行。随着现代随钻技术的发展，测量参数不断增多，这就要求携带大数据量的随钻测量数据必须快速、稳定、实时的传递到地面系统。
随钻测量数据传输的方式主要分为无线传输和有线传输两大类。无线传输的通信线路构成的成本低、结构简单、使用方便，但数据传输的速率低，抗干扰能力弱，无法实现大宽带的信号传输；有线传输的测井技术发展起步较早，技术相对稳定，应用范围广，传输速率快；由于连续油管钻井工艺采用了无接头、易弯曲的连续油管连接地面控制设备与底部钻具结合，因此可以考虑采用传输速率较高、抗拉伸能力较强的电缆信号传输系统。
测井电缆作为井底仪器和地面控制系统通信最常用的手段，在测井作业中测井电缆的长度一般为3000-7000米，常用的测井电缆主要有七芯电缆、四芯电缆和单芯电缆，测井电缆一般外加铠装保护，从钻柱内部深入井下与井下随钻测量仪器连接，使用测井电缆作为数据传输信道的优点是数据在电缆上的传输速率高，而且可以实现全双工通信，同时还能解决井下仪器设备的供电问题，目前很多国外成熟的测井系统采用的就是七芯电缆传输方式。测井电缆的电气性能是电缆传输信道的主要特性，其性能的优劣直接影响了传输信号的接收质量。为提高信号传输速率，要求测井电缆能提供足够宽的信号带宽。七芯电缆作为信息传输媒介，其电磁特性是相当差的。当其中一根缆芯加有信号，在其余缆芯上都要出现感应信号，其幅度、极性和相位各不相同，而电缆固有的分布参数也会造成高速信号传输产生的信号畸变。
经典的数据传输电缆建模采用传输线模型进行分析，传输线模型具有分布参数特性，将均匀传输线假定由许多个尺寸极小的集总参数短节级联来逼近和模拟具有分布参数的真实传输线，其中每一短节的参数包括单位长度电缆上的衰减电阻ΚΩ/πι)、缆芯旋转缠绕产生的电感Ltl (H/m)、两平行芯线电容Ctl (F/m)和两芯线间的泄漏电导Gtl (S/m)，且将电缆传输线视为均匀传输线，即沿线的原参数处处相等。设想均匀电缆传输线是由一系列集总元件构成，有许多无穷小的长度元dx组成,每一长度元dx具有电阻R0Clx和电感LtlClx,而两导线间具有电容CtlCk和电导GtlCk,从而得到终端电压和电流的传输线方程，根据边界条件，由该方程可以求得电压和电流的分布情况。
传输线经典解法在实际应用中有较大的难度，这主要表现在单位长度的电缆参数 R0> U、C0和Gtl不易测量。现在一般 的方法是选取一定长度电缆，分别测量终端开路与短路时的输入阻抗，通过公式求得电缆的原参数。但是，现有技术的测井电缆传输特性预估方法不实用、不方便。发明内容
本发明实施例提供一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法及装置，以提供一种较为实用、方便、准确的测井电缆传输特性预估的实现方案。
一方面，本发明实施例提供了一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法包括
获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗；
根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；
获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；
根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，包括利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数
其中，所述样本测井电缆的开路阻抗为Z。，短路阻抗为Zs ；An是两个电压的比值， 是一个无量纲的量；a12是短路转移阻抗；a21是开路转移导纳；a22是两个电流的比值，也是个无量纲的量。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系，包括将所述长距离测井电缆视为数段等效长度的所述样本测井电缆串联链接而成，从而获取所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系。
可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数， 及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数，包括根据所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，将数段等效长度的所述样本测井电缆的电气特性转移参数矩阵进行级联相乘，以计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
另一方面，本发明实施例提供了一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置包括
获取单元，用于获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，并获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；
计算单元，用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取单元，进一步用于利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
可选的，在本发明一实施例中，所述计算单元，进一步用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参
其中，所述样本测井电缆的开路阻抗为Z。，短路阻抗为Zs ；An是两个电压的比值， 是一个无量纲的量；a12是短路转移阻抗；a21是开路转移导纳；a22是两个电流的比值，也是个无量纲的量。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取单元，进一步用于将所述长距离测井电缆视为数段等效长度的所述样本测井电缆串联链接而成，从而获取所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系。
可选的，在本发明一实施例中，所述计算单元，进一步用于根据所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，将数段等效长度的所述样本测井电缆的电气特性转移参数矩阵进行级联相乘，以计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
上述技术方案具有如下有益效果因为采用获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗；根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数的技术手段，所以达到了如下的技术效果提供了一种较为实用、方便、准确的测井电缆传输特性预估的实现方案。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图I为本发明实施例一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法流程图2为本发明实施例一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置结构示意图3为本发明应用实例样本测井传输电缆等网络传输结构示意图4为本发明应用实例两段样本数据传输电缆串联链接结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图I所示，为本发明实施例一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法流程图，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法包括
101、获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗；
102、根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；
103、获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；
104、根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，包括利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数
其中，所述样本测井电缆的开路阻抗为Z。，短路阻抗为Zs ；An是两个电压的比值， 是一个无量纲的量；a12是短路转移阻抗；a21是开路转移导纳；a22是两个电流的比值，也是个无量纲的量。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系，包括将所述长距离测井电缆视为数段等效长度的所述样本测井电缆串联链接而成，从而获取所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系。
可选的，在本发明一实施例中，所述根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数， 及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数，包括根据所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，将数段等效长度的所述样本测井电缆的电气特性转移参数矩阵进行级联相乘，以计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
对应于上述方法实施例，如图2所示，为本发明实施例一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置结构示意图，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置包括
获取单元21，用于获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，并获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；
计算单元22，用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
可选的，在本发明一实施例中，所述获取单元21，进一步用于利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
可选的，在本发明一实施例中，所述计算单元22，进一步用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数
权利要求
1.一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，其特征在于，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法包括获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗；根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
2.如权利要求I所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，其特征在于，所述获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，包括利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
3.如权利要求2所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，其特征在于，所述根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数
4.如权利要求I所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，其特征在于，所述获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系，包括将所述长距离测井电缆视为数段等效长度的所述样本测井电缆串联链接而成，从而获取所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系。
5.如权利要求4所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法，其特征在于，所述根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数，包括根据所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，将数段等效长度的所述样本测井电缆的电气特性转移参数矩阵进行级联相乘，以计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
6.一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，其特征在于，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置包括获取单元，用于获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，并获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；计算单元，用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
7.如权利要求6所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，其特征在于，所述获取单元，进一步用于利用电压、电流测量仪器，获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗。
8.如权利要求7所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，其特征在于，所述计算单元，进一步用于根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，根据如下公式，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数
9.如权利要求6所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，其特征在于，所述获取单元，进一步用于将所述长距离测井电缆视为数段等效长度的所述样本测井电缆串联链接而成，从而获取所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系。
10.如权利要求9所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析装置，其特征在于，所述计算单元，进一步用于根据所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，将数段等效长度的所述样本测井电缆的电气特性转移参数矩阵进行级联相乘，以计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。
全文摘要
本发明实施例提供一种获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法及装置，所述获取测井电缆传输特性的黑箱分析方法包括获取样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗；根据所述样本测井电缆的开路阻抗与短路阻抗，计算并获取所述样本测井电缆的电气特性转移参数；获取长距离测井电缆与所述样本测井电缆的等效长度关系；根据所述样本测井电缆的电气特性转移参数，及所述长距离测井电缆与所述样本测井电缆的长度关系，计算并获取所述长距离测井电缆的电气特性转移参数。本发明实施例达到了如下的技术效果提供了一种较为实用、方便、准确的测井电缆传输特性预估的实现方案。
文档编号E21B47/12GK102979512SQ20121049696
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者双凯, 刘涛 申请人:中国石油大学(北京)