基于MSK调制的井下无线电磁短传方法及系统技术方案

一种基于MSK调制的井下无线电磁短传方法及系统；该方法包括以下步骤：(1)将传感器采集的数据调制为MSK信号；(2)MSK信号进行功率放大；(3)放大后的信号发射输出；(4)接收电磁信号；(5)对接收到的电磁信号进行信号放大和滤波，并提取出数据；(6)将提取出的数据传给MWD泥浆脉冲传输装置；该系统包括近钻头传感器短节、信号发生发射短节、信号接收短节和MWD泥浆脉冲传输装置；近钻头传感器短节内设置有近钻头传感器，信号发生发射短节中设置有MSK信号发生器和电磁信号发射天线，信号接收短节内设置有MSK信号接收器和电磁信号接收天线，MWD泥浆脉冲传输装置与信号接收短节连接。本发明专利技术实现了近钻头数据快速、准确的传输。

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.

【技术实现步骤摘要】
基于MSK调制的井下无线电磁短传方法及系统
本专利技术涉及一种基于MSK(最小相位频移键控)调制技术的井下无线电磁短传方法及系统，属于井下测量
，特别应用于随钻测量系统(MWD，MeasureWhileDrilling)。
技术介绍
随着随钻测量和地质导向测井技术的发展，越来越多的数据采集传感器被安装在钻头附近以更准确、更及时的获取地层信息。然而在旋转导向测井系统中，钻头与MWD系统(随钻测量系统)是被动力钻具分开的，二者无法通过线缆连接。因此如何将近钻头传感器采集的数据传输至MWD系统就成了亟需解决的问题。现有技术将数据调制后使用螺旋线圈作为发射、接收天线进行数据传递，存在收发装置复杂、传输信号易受井下复杂环境干扰的问题。
技术实现思路
针对现有井下测量技术存在的不足，本专利技术提供一种传输过程简单、信号不易受干扰的基于MSK调制的井下无线电磁短传方法，该方法将近钻头传感器采集到的数据经过以MSK调制形式通过天线发射输出。同时提供一种实现该方法的系统。本专利技术的基于MSK调制的井下无线电磁短传方法，包括以下步骤：(1)通过近钻头传感器采集钻头运行的数据，并调制为MSK信号；(2)MSK信号进行功率放大；(3)放大后的信号经电磁信号发射天线发射输出；(4)通过接收天线接收由发射天线输出的电磁信号；(5)对接收到的电磁信号进行信号放大和滤波，并提取出数据；(6)将提取出的数据传给MWD泥浆脉冲传输装置。实现上述方法的基于MSK调制的井下无线电磁短传系统，采用以下技术方案：该系统，包括近钻头传感器短节、信号发生发射短节、信号接收短节和MWD泥浆脉冲传输装置；近钻头传感器短节内设置有近钻头传感器，信号发生发射短节中设置有MSK信号发生器和电磁信号发射天线，近钻头传感器与MSK信号发生器连接，MSK信号发生器与电磁信号发射天线连接；信号接收短节内设置有MSK信号接收器和电磁信号接收天线，电磁波接收天线与MSK信号接收器连接；MWD泥浆脉冲传输装置与信号接收短节中的脉冲信号解调电路连接。所述近钻头传感器至少是电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、振动传感器和温度传感器中的一种。所述MSK信号发生器包括脉冲信号调制电路和功率放大电路，功率放大电路与脉冲信号调制电路连接，电磁信号发射天线与功率放大电路连接。所述MSK信号接收器包括信号放大电路、滤波电路和脉冲信号解调电路，电磁波接收天线、信号放大电路、滤波电路和脉冲信号解调电路依次连接。近钻头传感器短节直接与钻头连接，信号发生发射短节连接在钻头传感器短节与钻具之间，信号接收短节连接在钻具上。近钻头测量短节中的传感器采集各种实时信息数据，经编码调制后传输至MWD泥浆脉冲传输装置，最终上传至地面信息处理系统。本专利技术将近钻头传感器采集到的数据经过以MSK调制形式通过天线发射输出，解决了过去的无线短传系统收发装置复杂、传输信号易受井下复杂环境干扰的问题，实现了近钻头数据快速、准确的传输。附图说明图1是本专利技术中基于MSK调制的井下无线电磁短传系统的结构原理示意图。图2是本专利技术中基于MSK调制的井下无线电磁短传方法的步骤流程框图。图中：1.钻头，2.近钻头传感器短节，3.信号发生发射短节，4.钻具，5.信号接收短节，6.MWD泥浆脉冲传输装置，7.地层，8.钻井壁。具体实施方式本专利技术的基于MSK调制的井下无线电磁短传系统，如图1所示，包括近钻头传感器短节2、信号发生发射短节3、信号接收短节5和MWD泥浆脉冲传输装置6。近钻头传感器短节2直接与钻头1连接，近钻头传感器短节2内设置有近钻头传感器组，近钻头传感器组是电阻率传感器、自然伽马传感器、井斜传感器、振动传感器和温度传感器等所需要的井下传感器的一种或多种。信号发生发射短节3连接在钻头传感器短节2与钻具4(螺杆、泥浆马达等隔离泥浆脉冲传输装置6与钻头1的仪器或设备)之间，信号发生发射短节3中设置有MSK信号发生器和电磁信号发射天线，MSK信号发生器包括脉冲信号调制电路和功率放大电路，近钻头传感器与功率放大电路连接，功率放大电路与脉冲信号调制电路连接，电磁信号发射天线与功率放大电路连接。信号接收短节5连接在钻具4上，信号接收短节5内设置有MSK信号接收器和电磁信号接收天线。MSK信号接收器包括信号放大电路、滤波电路和脉冲信号解调电路，电磁波接收天线、信号放大电路、滤波电路和脉冲信号解调电路依次连接。MWD泥浆脉冲传输装置6与信号接收短节5中的脉冲信号解调电路连接。脉冲信号调制电路、功率放大电路、滤波电路、信号放大电路和脉冲信号解调电路均采用现有常规电路。电磁信号发射天线和电磁信号接收天线均采用螺旋环天线或与之类似的设计结构。由于钻具4的存在，任何线缆无法正常通过，近钻头的地层信息及钻头1的状态等信息无法及时的传输至地面进行信息处理，因此本专利技术采用电磁波的形式，以地层7、钻井壁8及钻具4内部的钻井液为电磁传输信道，将近钻头传感器采集的数据传输至MWD泥浆脉冲传输装置6，再由该系统传输至地面进行信息处理，这样可以根据井下信息及时的调整勘探策略，有效的提升勘探效率。上述系统基于MSK调制对井下无线电磁短传的方法，是将近钻头传感器采集到的数据经过调制后以MSK信号的形式通过天线经由电磁信道发射输出；MSK信号接收器接收MSK信号，并将解调信号取得的数据传输至MWD泥浆脉冲传输装置6。如图2，包括以下具体步骤：1.近钻头传感器短节2中的传感器采集的数据由MSK信号发生器中的脉冲信号调制电路调制为MSK信号；2.MSK信号由MSK信号发生器中的功率放大电路进行功率放大；3.功率放大后的信号由电磁信号发射天线发射输出；4.电磁信号接收天线接收由电磁信号发射天线输出的电磁信号；5.由MSK信号接收器中的信号放大电路将接收到的电磁信号进行信号放大；6.由MSK信号接收器中的滤波电路对放大后的信号进行滤波，并由MSK信号接收器中的脉冲信号解调电路提取出数据；7.提取出的数据传给MWD泥浆脉冲传输装置6。载有数据的电磁信号以MSK的形式进行传输。电磁波信号传输通道由地层、钻铤及钻井液构成。MSK信号发生器通过电磁感应方式在电磁信道产生微弱的感应电流以传输电磁数据。由泥浆脉冲传输装置传输至地面信息处理系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MSK调制的井下无线电磁短传方法，其特征是，包括以下步骤：(1)通过近钻头传感器采集钻头运行的数据，并调制为MSK信号；(2)MSK信号进行功率放大；(3)放大后的信号经电磁信号发射天线发射输出；(4)通过接收天线接收由发射天线输出的电磁信号；(5)对接收到的电磁信号进行信号放大和滤波，并提取出数据；(6)将提取出的数据传给MWD泥浆脉冲传输装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于MSK调制的井下无线电磁短传方法，其特征是，包括以下步骤：(1)通过近钻头传感器采集钻头运行的数据，并调制为MSK信号；(2)MSK信号进行功率放大；(3)放大后的信号经电磁信号发射天线发射输出；(4)通过接收天线接收由发射天线输出的电磁信号；(5)对接收到的电磁信号进行信号放大和滤波，并提取出数据；(6)将提取出的数据传给MWD泥浆脉冲传输装置。2.一种基于MSK调制的井下无线电磁短传系统，包括近钻头传感器短节、信号发生发射短节、信号接收短节和MWD泥浆脉冲传输装置；其特征是：近钻头传感器短节内设置有近钻头传感器，信号发生发射短节中设置有MSK信号发生器和电磁信号发射天线，近钻头传感器与MSK信号发生器连接，MSK信号发生器与电磁信号发射天线连接；信号接收短节内设置有MSK信...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡敏，张宁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37