用于多频井下总线通信的系统和方法与流程

背景技术：

本公开总体涉及井筒测量期间的传感器通信，并且更具体地涉及沿着井底钻具内的单线总线以新的频率提供传感器通信，该通信不干扰沿着总线定位的传统传感器的操作。

在井内的钻井和勘测操作期间，单线总线用于沿着单线总线定位的工具之间进行通信，并且用于在沿着单线总线定位的工具之间共享电力。传统传感器是当前沿单线总线定位的工具，通常使用基于针对数据总线的电气特性的mil-std-1553标准的传统单线协议进行通信。使用传统单线协议在沿着单线总线的若干个传统传感器之间进行通信可能导致沿着单线总线的拥堵传输和通信精度损失。另外，使用传统单线协议的通信可能与依赖不同标准在单线总线上进行数据传输的其他传感器不兼容。

附图说明

本公开说明性实施方案参考附图在下文中进行详细描述，所述附图以引用的方式并入本文，并且其中：

图1是井内钻井系统的示意图；

图2是图1的钻井系统的井底钻具的示意图；

图3a是表示高频阻滤波器的操作的图解；

图3b是图3a的图解的高频阻滤波器的示意图；

图4a是表示高频通滤波器的操作的图解；

图4b是图4a的图解的高频通滤波器的示意图；

图5是耦合到图2的井底钻具的单线总线的传感器的示意图；并且

图6是用于在图5的单线总线上进行多频通信的方法的流程图。

所示附图仅仅是示例性的，而无意断言或暗示关于可以实施不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。

具体实施方式

在说明性实施方案的以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图。对这些实施方案进行足够详细的描述以使得本领域的技术人员能够实践公开的主题，并且应当理解，可以利用其他实施方案，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以做出逻辑结构、机械、电气和化学上的变化。为了避免对使得本领域的技术人员能够实践本文描述的实施方案不必要的细节，本描述可省略对本领域的技术人员已知的某些信息。因此，以下详细描述不被视为限制意义，并且说明性实施方案的范围仅由随附权利要求书定义。

如本文所用，除非在上下文另外明确指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该/所述”也旨在包括复数形式。应进一步理解的是，说明书和/或权利要求中所用的术语“包括”和/或“包含”指定存在所述特征、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或附加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。另外，在以上实施方案和附图中描述的步骤和部件仅仅是说明性的，并不暗示任何特定步骤或部件是要求保护的实施方案所必需的。

除非另有规定，否则描述元件之间的交互的术语“连接”、“接合”、“耦合”、“附接”或任何其他术语的任何形式的任何使用不意图将交互限制为元件之间的直接交互，并且还可包括所描述的元件之间的间接交互。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”用于开放式模式，且因此应被解释为意指“包括但不限于”。除非另外指示，否则如本文献全文所用，“或”不要求互斥性。

本公开总体涉及井筒测量期间的传感器通信。更具体地，本公开涉及沿着井底钻具内的单线总线以新频率提供传感器通信，该通信不干扰沿着单线总线定位的传统传感器的操作(例如，传统传感器通信)。本公开的实施方案可用于任何类型地下地层中的水平井筒、竖直井筒、偏斜井筒或其他非直线井筒。实施方案可包括不同范围和类型的传感器和传统传感器，用于在钻取井筒时提供钻头的精确位置，并且在勘测井筒周围的地层时提供钻头附近地层特性的精确读数。

参考图1，示出了钻井系统100的示意图。钻井系统100包括由钻台104支撑的井架102。钻台104支撑转盘106，所述转盘在钻井期间例如经由链条驱动系统通过原动机(未示出)的操作以期望的旋转速度驱动。转盘106继而向井筒109内的钻柱108提供旋转力。如图所示，钻柱108联接到井底钻具(bha)110。如下面参考图2详细描述的，bha110包括沿单线总线定位的传感器和传统传感器，用于进行地层112的勘测测量和钻头114的定位测量。

钻井系统100还包括钻井液储液器116。钻井液储液器116将钻井液(例如，钻井泥浆)通过钻柱108提供给bha110。钻井液可以连续地循环通过钻柱108，到达井筒109的末端118，并且返回到地面120。此外，钻井液提供流体静压力，用于防止地层流体进入井筒109，保持钻头114的冷却和清洁，并且在钻井过程中带出钻屑。当钻井马达存在于bha110和钻头114之间的导向系统124内时，钻井液通过钻柱108的流动在bha110处产生动力。在一些实施方案中，在钻井马达处产生的动力向bha110提供动力。虽然钻井马达被描述为定位在bha110和钻头114之间的导向系统124的一部分，但是钻井马达可以定位在沿着钻柱108的足以向钻井系统100的井下工具提供动力的任何位置处。

在一个实施方案中，导向系统124定位在钻头114附近。除了上述钻井马达功能之外，导向系统124还为钻头114提供导向控制。例如，在开始井筒109的钻井操作之前，目标路径126被编程到导向系统124中。目标路径126可以体现为存储在导向系统124的存储器中的指令，并且导向系统124的处理器执行该指令以控制钻头114的钻井方向。bha110内的传感器或传统传感器在钻井操作期间向导向系统124提供勘测数据，该勘测数据在钻井过程期间提供钻头114的位置的指示。当导向系统124接收到钻头114已经偏离目标路径126的指示时，导向系统124使用该数据将钻头114保持在目标路径126或者将钻头114重新对准目标路径126。

图2是钻井系统100的bha110和导向系统124的示意图。在一个实施方案中，bha110包括沿着bha110的单线总线208定位的一个或多个传统传感器202、一个或多个深探测电阻率工具发射器204以及一个或多个深探测电阻率工具接收器206a和206b。传统传感器202、深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206可以包括加速度计、陀螺仪、磁力计、电阻率工具和任何其他井下工具，当以不同的组合使用时，这些工具提供钻头114的位置和在bha110位置处围绕井筒109的地层112的特性的指示。

传统传感器202使用基于针对总线通信的mil-std-1553标准的传统单线协议在单线总线208上进行通信。传统单线协议是用于沿着单线总线208定位的传统传感器202(即当前在井底钻具上实现的工具)之间的通信的协议。在传统单线协议下通过单线总线208进行通信涉及使用频率在200khz的数量级内的方波进行通信。单线总线208还向传统传感器202供电。如本文所用，术语“传统传感器”可以指沿着单线总线208定位的任何传感器，其沿着单线总线208以不同于深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206和/或深探测电阻率收发器(未示出)的频率(例如，以不同于高频通信传感器的频率)进行通信。

在沿着单线总线208实施可以统称为高频通信传感器的深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206和/或深探测电阻率工具收发器(未示出)时，单线总线208能够提供用于深探测电阻率工具204和206之间的通信的附加物理层，并且为深探测电阻率工具204和206提供电力。如本文所用，术语“高频”可以指传统传感器202的传统信号的频率约5倍以上的通信频率。在操作中，深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206可以使用频率比传统传感器202所使用的传统信号的频率大一个数量级(例如，大于200khz的数量级)的信号彼此进行通信。在一个实施方案中，深探测电阻率工具发射器204可以采用主从配置向深探测电阻率工具接收器206提供通信信号。作为深探测电阻率工具通信信号的实例，深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206以1mhz的感兴趣音调在单线总线208上进行通信。由深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206提供的深探测电阻率工具信号可以是具有非常小的谐波的纯音正弦波。使用深探测电阻率工具信号，在深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206之间实现沿单线总线208的半双工通信。虽然深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206和深探测电阻率收发器统称为“通信传感器”或“高频通信传感器”，但是本领域技术人员可以理解，“通信传感器”被定义为能够以比传统传感器202用于进行传统传感器通信的传统信号的频率更高的频率在单线总线208上进行通信的传感器。

为了防止传统传感器202之间的较低频率通信干扰深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206之间的较高频率通信，或者反之，每个传统传感器202、深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206包括工具202、204和206与单线总线208之间的高品质因数(q)无源滤波器。为了帮助说明，图2描绘了位于单线总线208的末端上的低通滤波器210。低通滤波器210防止来自深探测电阻率工具204和206的较高频率信号延伸超出单线总线208的一部分，其中在该部分多频通信是期望的。因此，在单线总线208到达传统传感器202a或传统传感器202c之前，从单线总线208滤除由深探测电阻率工具204和206提供的高频音调。以这种方式，传统传感器202a和202c之间的传统传感器通信在没有来自深探测电阻率工具204和206的高频音调的干扰的情况下实现。在一个实施方案中，传统传感器202a和202c包括多于一个的传统传感器202。

在单线总线208的多频范围内(例如，在低通滤波器210之间)，深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206a和206b以及传统传感器202b各自包括滤波器，以防止来自深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206a和206b以及传统传感器202b处的高频信号或低频信号的干扰。以这种方式，单线总线208能够在单个调幅信号中携带高频信号和低频信号两者，并且当在深探测电阻率工具204和206或传统传感器202处接收到高频信号和低频信号时，它们不会相互干扰。如图所示，每个传统传感器202b包括低通滤波器210。在一个实施方案中，低通滤波器210与位于单线总线208的多频范围的每端处的低通滤波器210相同。传统传感器202b的低通滤波器210允许来自传统传感器202的低频信号在传统传感器202b处被接收，并且低通滤波器210阻断存在于单线总线208上的较高频率深探测电阻率工具信号的传输。在一个实施方案中，传统传感器202b的低通滤波器210和位于单线总线208的多频率范围的每端的低通滤波器210也可以是高频阻滤波器或带阻滤波器，其拒绝与较高频率深探测电阻率工具信号相关联的频带。

深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b各自包括高频通滤波器212和高频阻滤波器214。高频通滤波器212允许较高频率的深探测电阻率工具信号传递到深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b。另外，为了将干净的深探测电阻率工具信号注入到单线总线208上，深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b包括高频阻滤波器214。高频阻滤波器214被分流到接地，并且分流可能存在于从深探测电阻率工具发射器204和/或深探测电阻率工具接收器206a和206b施加到单线总线208的深探测电阻率工具信号中的任何低频噪声。

虽然所示实施方案包括沿着单线总线208的多频范围定位的两个传统传感器202b、深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b，但是还可以想到，附加的传统传感器202b、深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b可以沿着单线总线208的多频范围定位。由于深探测电阻率工具发射器204和最底部的深探测电阻率工具接收器206b之间的距离216可以大于100英尺，因此除了图2所示的井下工具之外，沿着单线总线208的多频范围可以存在足够的空间用于若干个工具。

除了便于深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b之间的通信(称为井下通信)外，深探测电阻率工具发射器204或接收器206a或206b中的一个在单线总线208上向bha110的剩余深探测电阻率工具204和/或206提供高频脉冲。脉冲被传统传感器202处的低通滤波器210滤除，并且被允许通过高频通滤波器212传递到深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b。脉冲在深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b之间提供同步定时信号，使得深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b能够在输出或接收脉冲信号时获得同步样本测量结果。例如，由深探测电阻率发射器204提供给单线总线208的高频脉冲在深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b处提供用于模数转换器采样的同步信号。样本测量结果的同步使得能够精确比较由深探测电阻率工具发射器204传输到地层112中的电磁信号和由深探测电阻率工具接收器206a和206b从地层112接收的电磁信号。信号的变化(例如，时移、幅度的变化等)提供关于地层112的特性的细节。样本测量结果可以存储在位于深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b每一个内的存储器中，并且在从井筒109移除bha110时在地面120进行分析。在一个实施方案中，深探测电阻率工具204和206可以在使用脉冲信号进行采样和在单线总线208上传输数据之间交替。因此，通过以比传统传感器202的传统信号更高的频率传输数据添加的物理层使得能够从深探测电阻率工具204和206进行采样同步和数据传输。

虽然上面使用与传统通信方案不同频率的通信方案描述了深度电阻率工具204和206，但是深度电阻率工具204和206使用传统通信方案保持通信能力。在一个实施方案中，总线主控器220能够从由传统传感器202注入单线总线208上的传统信号和由深探测电阻率工具204和206注入单线总线208上的深探测电阻率信号两者接收数据。然后，总线主控器220能够选择要发送到脉冲发生器218的数据。脉冲发生器218能够使用例如泥浆脉冲遥测或电磁脉冲将从总线主控器220接收的数据脉冲发送到地面120。

图3a是表示高频阻滤波器214的操作的图解300。图解300包括表示信号频率的横坐标302和表示高频阻滤波器214的阻抗的纵坐标304。图解300内的线306提供随频率增加高频阻滤波器214的阻抗变化的图示。在该特定高频阻滤波器214中，阻抗增加直到频率达到由深探测电阻率工具信号(例如，1mhz)建立的感兴趣音调307。在通过感兴趣音调307之后，随着频率继续增加，阻抗朝零减小。如图所示，当频率在感兴趣音调周围的频带内时，高频阻滤波器214的阻抗阻断信号的传输，因为高频阻滤波器214是608滤波器。高频阻滤波器214可以以这样的方式设计，即仅阻断小范围的频率，并且在操作中，深探测电阻率工具信号保持在阻断频率的该小范围内。为了限制被阻断的频率范围，高频阻滤波器214设计有高品质(q)因数。举例来说，阻断频率的范围可以是约1mhz±10khz。以这种方式，沿着单线总线208可获得用于传统信号的大频谱的可用频率，其不会干扰深探测电阻率工具信号的传输。

图3b是高频阻滤波器214的示意图。高频阻滤波器214包括与高品质电容器312并联的高品质电感器310。选择电感器310的电感值和电容器312的电容值以建立高频阻滤波器214的高q因数，使得对于深探测电阻率工具信号仅感兴趣音调307周围的较窄范围被阻断。此外，选择电感器310的电感值和电容器312的电容值以阻断深探测电阻率工具信号的感兴趣音调(例如，1mhz)。

高频阻滤波器214也可以称为陷波滤波器，因为高频阻滤波器214由于高频阻滤波器214的高q特性而具有非常窄的阻带。虽然高频阻滤波器214在图2中仅示出为在深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b上，但是图2的任何低通滤波器210可以被高频阻滤波器214代替以建立类似结果。另外，高频阻滤波器214能够处理高dc电流(例如，大约6安培)，使得高频阻滤波器212对通向传统传感器202的子总线的载流能力没有有效影响。因此，即使来自单线总线208的电力被高频阻滤波器214滤波，传统传感器202也由单线总线208供电。

图4a是表示高频通滤波器212的操作的图解400。图解400包括表示信号频率的横坐标402和表示高频通滤波器212的阻抗的纵坐标404。图解400内的线406提供随频率增加高频通滤波器212的阻抗变化的图示。在高频通滤波器212中，阻抗在低频处较高并且减小直到频率达到由深探测电阻率工具信号建立的感兴趣音调407(例如，1mhz)。当线406接近感兴趣音调407时，阻抗接近零。在频率增加超过感兴趣音调407之后，阻抗再次增加。为了说明，当信号的频率不在感兴趣音调407周围的窄频带内时，高频通滤波器212的阻抗提供阻断操作，而当信号的频率在窄频带内时，高频通滤波器212的阻抗提供通过操作。高频通滤波器212可以以这样的方式设计，即仅通过小范围的频率，并且深探测电阻率工具信号保持在通过频率的该小范围内。举例来说，通过频率的范围可以是约1mhz±10khz。以这种方式，沿着单线总线208可获得大频谱的可用频率，其不会干扰深探测电阻率工具信号。

图4b是高频通滤波器212的示意图。高频通滤波器212包括与电容器412串联的电感器410。选择电感器410的电感值和电容器412的电容值，使得对于深探测电阻率工具信号仅感兴趣音调407周围的较窄范围的频率通过高频通滤波器212。为了实现与高频阻滤波器214的阻断范围类似的通过范围，电感器410和电容器412的电感值和电容值与高频阻滤波器214的电感器310和电容器312的值相同。得到的滤波器212和214分别通过或阻断相同的频率范围。

滤波器212是窄带通滤波器。与高频阻滤波器214一样，具有窄通带或窄阻带有利于允许其他传感器在单线总线208上具有更大范围的频率，因为深探测电阻率工具信号占据滤波器212和214的窄通带和阻带。

图5是耦合到bha110的单线总线208的传统传感器202和深探测电阻率工具收发器504的示意图。bha110包括耦合到单线总线208的传统部分502的传统传感器202a。单线总线208的传统部分502位于单线总线208的任一端，并且通过高频阻滤波器214与单线总线208的多频部分503分离。在图示的实施方案中，将传统部分502与单线总线208的多频部分503分开的高频阻滤波器214可以由低通滤波器210代替，如以上关于图2所讨论的。低通滤波器210可限制在单线总线208的传统部分502上可用的频率，但当传统传感器202a以小于深探测电阻率工具收发器504的感兴趣音调307/407的单一频率操作时，低通滤波器210足以阻断深探测电阻率工具收发器504的较高频率信号使其不干扰传统传感器202a。通过将附加的高频阻滤波器214与所示高频阻滤波器214串联级联，也可以在单线总线208的传统部分502和多频部分503之间实施用于实现更高阶响应的更高阶滤波器。

在所示实施方案中，高频通滤波器212也被定位成沿着单线总线208的传统部分502分流到接地。这些高频通滤波器212提供了从单线总线208的传统部分502滤除高频噪声的进一步机制。例如，高频通滤波器212将感兴趣音调307/407处的任何剩余高频信号分流到接地。以这种方式，传统部分502保持较低频率的传统信号，同时防止任何较高频率的信号干扰较低频率的传统信号。

在单线总线208的多频部分503内，图5示出了一对深探测电阻率工具收发器504，其被包括用于代替图2所示的深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b。深探测电阻率工具收发器504各自向bha110提供发射器和接收器功能，并且深探测电阻率工具收发器504使用来自单线总线208的多频部分503的较高频率信号进行井下通信和同步。类似于图2的深探测电阻率工具发射器204和深探测电阻率工具接收器206a和206b，深探测电阻率工具收发器504各自包括高频通滤波器212和高频阻滤波器214。高频通滤波器212允许较高频率的深探测电阻率工具信号传递到深探测电阻率工具收发器504。通过将附加的高频通滤波器212与所示的高频通滤波器212串联级联，也可以在深探测电阻率工具收发器504和单线总线208之间实现具有更高阶响应的更高阶滤波器。

为了将干净的深探测电阻率工具信号注入单线总线208，深探测电阻率工具收发器504耦合到分流到接地的高频阻滤波器214。高频阻滤波器214将可能存在于从深探测电阻率工具收发器504施加到单线总线208的深探测电阻率工具信号中存在的任何较低频率信号或噪声分流到地。当从单线总线208接收高频信号时，高频阻滤波器214将可能存在于通过高频通滤波器212滤波之后的深探测电阻率工具信号中的任何剩余低频噪声分流到接地。

沿着单线总线208的多频部分503还包括传统传感器202b。与图2所示的传统传感器202b一样，传统传感器202b包括高频阻滤波器214，以防止来自深探测电阻率工具收发器504的高频深探测电阻率工具信号干扰传统传感器202b处的低频传统信号。耦合在传统传感器202b与接地之间的高频通滤波器212提供在被高频阻滤波器214滤波之后分流传统信号中的任何高频噪声的路径。

在一个实施方案中，上面参考图2讨论的深探测电阻率工具收发器504以及发射器204和接收器206a和206b通过将电磁信号注入bha110周围的地层112中并从地层112接收注入的电磁信号来操作。通过将注入信号与接收信号进行比较，操作员能够确定地层112的电阻率。地层112的电阻率提供了地层112的特性的指示。操作员使用这些特性确定例如钻头114何时进入地层112的产油层。在钻头114钻入地层112时(例如，在随钻测井(lwd)配置中)、在钻井系统100在井筒109中划眼时(例如，当bha110在井筒109上下运行时)、在bha110从井筒109起钻至地面120时、或者在提供充分平台用于利用bha110执行测量的任何其他操作期间，收发器504和/或发射器204和接收器206的组合可以进行地层112的测量操作。

图6是用于在单线总线208上进行多频通信的方法600的流程图。在框602处，高频信号经由高频通滤波器212从深探测电阻率工具发射器204、深探测电阻率工具接收器206或深探测电阻率工具收发器504注入到单线总线208上。高频通滤波器212确保将高品质信号注入到单线总线208上，并且高频信号不受温度、其他负载或由其他信号引入的抖动的影响。除了与总线主控器220的井下通信之外，高频信号还用于深探测电阻率工具传感器204、206和/或504之间的井下通信。在一个实施方案中，高频信号还可以在单线总线208上传输，以提供用于同步深探测电阻率工具传感器204、206和/或504的采样的信号。

在可与框602同时发生的框604处，将低于框602的高频信号的频率的传统信号从传统传感器202注入到单线总线208上。传统信号的频率比深探测电阻率工具传感器204、206和504的较高频率信号小一个数量级。例如，传统信号可以是200khz信号，而较高频率信号具有大约1mhz的频率。通过保持频率等级相差一个数量级，高q无源滤波器能够将传统信号与传统传感器202和深探测电阻率工具传感器204、206和/或504处的较高频率信号隔离。

作为实例，在框606处，来自深探测电阻率工具传感器204、206和504的较高频率信号被相对于传统传感器202阻断。较高频率信号通过高频阻滤波器214或通过低通滤波器210从单线总线208的多频部分503传递到传统传感器202。高频阻滤波器214防止较高频率信号的感兴趣音调范围内的频率传递到传统传感器202。类似地，低通滤波器210防止高于指定范围的频率传递到传统传感器202。以这种方式，低通滤波器210或高频阻滤波器214防止较高频率信号影响传统传感器202处的传统信号。

以类似的方式，在框608处，来自传统传感器202的传统信号在深探测电阻率工具传感器204、206和/或504处被阻断。使用高频通滤波器212阻断传统信号。高频通滤波器212允许由深探测电阻率工具传感器204、206和504提供的较高频率信号的感兴趣音调范围内的频率通过。以这种方式，在深探测电阻率工具传感器204、206和504处仅接收较高频率信号，并且传统信号和具有位于高频通滤波器212的通过范围之外的频率的任何其他信号不会干扰较高频率信号到深探测电阻率工具传感器204、206和504的传输。

在传统传感器202处高频信号被高频阻滤波器214阻断的情况下，传统传感器202在框610处从单线总线208提取传统信号。阻断源自深探测电阻率工具传感器204、206和504的高频信号限制了噪声对源自高频信号的传统信号的影响。以类似的方式，在框612处，通过深探测电阻率工具传感器204、206和/或504从单线总线208提取源自深探测电阻率工具传感器204、206和504的高频信号。由于高频通滤波器212仅允许来自深探测电阻率工具传感器204、206、504和/或脉冲发生器218的较高频率信号，因此源自传统信号的较高频率信号上的噪声的可能性是有限的。例如，高频通滤波器212防止高频信号受到温度、单线总线208上的其他负载或由其他信号引入的抖动的影响。

使用方法600，通过对单线总线208和传统传感器202进行不昂贵的修改，在单线总线208上可以获得多个通信频率。此外，由于在被传统传感器202或深探测电阻率工具传感器204、206和504从单线总线208提取之前从单线总线208上的信号中滤除了高频或低频，因此传统传感器202或深探测电阻率工具传感器204、206和504不感兴趣的信号频率是不可见的。例如，当通过传统传感器202从单线总线208提取低频信号时，避免了由高频信号引入到低频信号上的抖动。类似地，当通过深探测电阻率工具传感器204、206和504从单线总线208提取高频信号时，避免了由低频信号引入到高频信号上的抖动。

已经出于说明的目的呈现了上面公开的实施方案，并且使得本领域普通技术人员能够实践本公开，但是本公开不旨在穷举或限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的前提下，许多非实质性的修改和变化对于本领域的普通技术人员来说将是显而易见的。例如，尽管流程图描绘了串行过程，但是一些步骤/过程可以并行或不按顺序执行，或者组合成单个步骤/过程。权利要求书的范围希望广泛地涵盖公开的实施方案和任何此类修改。此外，以下条款代表本公开的另外的实施方案，并且应当被认为在本公开的范围内：

条款1：一种井底钻具，包括：单线总线；耦合到所述单线总线的至少一个传统传感器；耦合到所述单线总线的至少一个通信传感器，其中所述至少一个通信传感器被配置为将在高频同步脉冲和高频数据信号之间交替的通信信号注入到所述单线总线上，并且所述通信信号的第一通信频率比所述至少一个传统传感器的传统信号的第二通信频率大至少一个数量级；耦合在所述至少一个通信传感器和所述单线总线之间的第一高频通滤波器，其中所述第一高频通滤波器被配置为将所述通信信号从所述至少一个通信传感器传递到所述单线总线；和耦合在所述至少一个传统传感器和所述单线总线之间的第一高频阻滤波器，其中所述高频阻滤波器被配置为阻断来自所述至少一个通信传感器的所述通信信号干扰所述至少一个传统传感器处的所述传统信号。

条款2：如条款1所述的井底钻具，包括：耦合在所述至少一个通信传感器和接地之间的第二高频阻滤波器，其中所述第二高频阻滤波器被配置为将任何低频信号分流到接地，以从所述通信信号中去除所述低频信号；和耦合在所述至少一个传统传感器和所述接地之间的第二高频通滤波器，其中所述第二高频通滤波器被配置为将任何剩余的高频信号分流到接地，以从所述传统信号中去除所述剩余的高频信号。

条款3：如条款1或2所述的井底钻具，其中所述至少一个通信传感器包括收发器。

条款4：如条款1至3中至少一项所述的井底钻具，其包括耦合在第二通信传感器和所述单线总线之间的第二高频通滤波器，其中所述第二高频通滤波器被配置为将通信信号从所述单线总线传递到所述第二通信传感器。

条款5：如条款1至4中至少一项所述的井底钻具，其包括在所述单线总线的每一端处耦合到所述单线总线的第二高频阻滤波器和第三高频阻滤波器。

条款6：如条款1至5中至少一项所述的井底钻具，其中所述第一高频阻滤波器包括彼此并联定位的第一电容器和第一电感器，并且所述第一高频通滤波器包括彼此串联定位的第二电容器和第二电感器。

条款7：如条款6所述的井底钻具，其中所述第一电容器和所述第二电容器各自包括相等的电容值，并且所述第一电感器和所述第二电感器各自包括相等的电感值。

条款8：如条款1至7中至少一项所述的井底钻具，其中所述至少一个传统传感器包括加速度计、陀螺仪或磁力计。

条款9：如条款1至8中至少一项所述的井底钻具，其中所述至少一个通信传感器被配置为测量所述井底钻具周围的地层的电阻率。

条款10：如条款1至9中至少一项所述的井底钻具，其中所述单线总线被配置为从所述至少一个高频通信传感器的第一通信传感器接收所述高频同步脉冲，其中所述高频同步脉冲与所述高频数据信号具有相同的频率，并且其中所述高频同步脉冲被用于同步耦合到所述单线总线的所述通信传感器，而不干扰在所述传统传感器处接收的所述传统信号。

条款11：一种用于同步耦合到单线总线的深探测电阻率工具发射器和深探测电阻率工具接收器的方法，包括：从所述深探测电阻率工具发射器向地层中传输第一电磁信号；在所述深探测电阻率工具接收器处从所述地层接收所述第一电磁信号；以由所述深探测电阻率工具发射器传输到所述单线总线的高频脉冲建立的时间间隔对来自所述深探测电阻率工具发射器的所述第一电磁信号进行采样；以由从所述单线总线传输到所述深探测电阻率工具接收器的所述高频脉冲建立的所述时间间隔对来自所述深探测电阻率工具接收器的所述第一电磁信号进行采样；以及使用耦合到所述单线总线的传统传感器进行传统传感器通信，其中提供给所述传统传感器以及来自所述传统传感器的传统信号不受沿着所述单线总线传输的所述高频脉冲的干扰。

条款12：如条款11所述的方法，其中进行所述传统传感器通信包括使用高频阻滤波器从所述单线总线对多频信号进行滤波，以阻断所述高频脉冲到所述传统传感器的传输。

条款13：如条款11或12所述的方法，其中对来自所述深探测电阻率工具接收器的所述第一电磁信号进行采样包括：使用至少一个高频通滤波器从所述单线总线对多频信号进行滤波，以阻断所述传统信号到所述深探测电阻率工具发射器和所述深探测电阻率工具接收器的传输；在所述深探测电阻率工具发射器和所述深探测电阻率工具接收器处接收所述高频脉冲信号；以及当所述深探测电阻率工具发射器和所述深探测电阻率工具接收器从所述至少一个高频通滤波器接收到所述高频脉冲时，存储由所述深探测电阻率工具发射器传输并由所述深探测电阻率工具接收器接收的所述第一电磁信号的样本。

条款14：如条款11至13中至少一项所述的方法，其中所述高频脉冲包括具有低谐波失真的1mhz信号。

条款15：如条款11至14中至少一项所述的方法，包括使用所述单线总线上的高频数据信号在所述深探测电阻率工具发射器和所述深探测电阻率工具接收器之间进行通信，其中所述高频数据信号包括与所述高频脉冲相同的频率，并且所述高频数据信号不干扰所述传统传感器处的所述传统传感器通信。

条款16：一种用于耦合到单线总线的至少两个高频通信传感器之间的井下通信的方法，包括：将来自所述至少两个高频通信传感器中的第一高频通信传感器的电通信信号注入到井筒内井底钻具的所述单线总线上；使用高频通滤波器从所述单线总线滤除源自所述井底钻具的第一传统传感器的传统信号；在所述至少两个高频通信传感器的第二高频通信传感器处接收来自所述高频通滤波器的所述电通信信号。

条款17：如条款16所述的方法，包括：将来自所述井底钻具的所述第一传统传感器的所述传统信号注入到所述井底钻具的所述单线总线上；使用高频阻滤波器从所述单线总线对来自所述井底钻具的所述第一高频通信传感器的所述电通信信号进行滤波；在所述井底钻具的第二传统传感器处接收来自所述高频阻滤波器的所述传统信号。

条款18：如条款16或17所述的方法，其中所述电通信信号具有比所述传统信号的频率大一个数量级的频率。

条款19：如条款16至18中任一项所述的方法，其中滤除所述传统信号包括通过传递在所述高频通滤波器的感兴趣音调的10khz内的信号对所述单线总线上的多频信号进行滤波。

条款20：如条款16至19中至少一项所述的方法，包括：将高频脉冲注入到所述单线总线上；使用高频阻滤波器从所述单线总线滤除所述高频脉冲，以将所述传统信号传递到第二传统传感器；使用高频通滤波器从所述单线总线滤除所述传统信号，以将所述高频脉冲传递到所述至少两个高频通信传感器中的一个。

尽管本说明书提供了与沿单线总线的多频通信有关的具体细节，但是可以理解，部件列表仅是说明性的，并非旨在穷举或限于所公开的形式。在不脱离本公开的范围和精神的情况下，与多频通信相关的其他部件对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。此外，权利要求的范围旨在广泛地涵盖所公开的部件和对于本领域普通技术人员来说显而易见的任何这样的部件。

从上述说明性实施方案的公开内容应当显而易见的是已提供了明显优点。说明性实施方案不仅限于本文包括的描述和图示，而是在不脱离本公开的精神的情况下可以进行各种改变和修改。