基于新型編碼技術的隨鉆測井實時數據傳輸方法研究.pdf

1、隨鉆測井是一種能在鉆頭鉆進過程中實時獲取和傳輸井下測井數據的技術。由于隨鉆測井系統(tǒng)普遍使用的鉆井液信道是一種時空頻變、長延時、極有限反饋的刪除信道，目前的數據傳輸策略無法高效、可靠的實時傳輸測井數據，無法滿足隨鉆測井新業(yè)務需求驅動下的數據傳輸要求。
　　首先，受鉆井液信道惡劣條件的影響，常規(guī)隨鉆測井數據傳輸策略效率低下，數據傳輸可靠性和有效性難以同時得到保證。第二，隨著大數據量的成像測井技術的發(fā)展，及時可靠地將大量測井數據傳輸到地

2、面控制中心是隨鉆測井技術發(fā)展迫切需要解決的問題，現有的傳輸方式難以滿足這樣的需求。第三，智能閉環(huán)控制是未來隨鉆測井系統(tǒng)發(fā)展趨勢，現有的隨鉆測井數據傳輸策略尚不支持靈活的可變碼率傳輸，難以提供信道自適應的數據傳輸方式。第四，現有隨鉆測井數據采用的信源編碼方式只針對特定類型數據，適用范圍有限，嚴重制約了隨鉆測井傳輸效率提高。
　　針對上述隨鉆測井數據實時傳輸的四個關鍵問題，本文進行了全面深入的研究，主要創(chuàng)新工作如下:
　　(1)

3、解決將壓縮感知理論引入隨鉆測井數據傳輸應用所面臨的數據有效表征問題、測量誤差消除問題和重構矩陣的匹配問題，將測井數據傳輸問題建模為二項分布概率模型。在此基礎上，提出了一種基于壓縮感知的隨鉆測井數據傳輸方法。該方法具有線性復雜度，可實現信息累積的信息接收方式，能夠克服傳統(tǒng)前向糾錯編碼效率低、復雜度高、計算量大的缺點和傳統(tǒng)反饋重發(fā)反饋信息量大、傳輸效率低的缺點。真實測井數據實驗表明，相比現有傳輸方法，基于壓縮感知的常規(guī)隨鉆測井數據傳輸方法提

4、高了傳輸效率，降低了測井數據丟失率，可允許測井人員根據信道狀態(tài)靈活調整發(fā)送碼率，以實現不同信道條件下的數據可靠傳輸。
　　(2)為解決測井數據量不斷增長面臨的實時傳輸問題，提出了一種基于R10碼的大測井數據量實時傳輸方法，將測井數據丟失問題建模為有約束條件下的整數拆分模型。利用整數拆分和組合數學工具從理論上分析了所提方法的可靠性和傳輸效率。在此基礎上結合隨鉆測井特點，給出了最佳參數設置規(guī)則。仿真實驗結果表明，所提方法提高了大數據量

5、測井數據傳輸效率，降低了測井數據丟失率，且具有良好的可擴展性，滿足未來測井數據量不斷增長趨勢下的數據傳輸需求。
　　(3)針對鉆井技術智能閉環(huán)控制發(fā)展趨勢，提出了一種基于RaptorQ碼的隨鉆測井數據實時傳輸方法，具有編碼效率高、編碼復雜度低的優(yōu)點。在此基礎上設計了一種自適應RaptorQ碼隨鉆測井實時傳輸協(xié)議，可在鉆井過程中跟蹤信道通信質量變化，自適應調整井下傳輸參數，具有反饋頻率低、反饋信息量小和預先反饋的優(yōu)點，可有效提高整個

6、鉆井過程中數據傳輸時效性和可靠性，能為未來智能閉環(huán)條件下測井數據的快速穩(wěn)定傳輸提供技術參考。
　　(4)為了進一步提高隨鉆測井系統(tǒng)的信息傳輸效率，利用統(tǒng)計學和信息論工具分析了實際隨鉆測井數據的信息熵、概率分布和相關系數。以此為根據提出了基于差分脈碼調制算法的實時測井數據壓縮編碼方法。該方法擁有可靈活調整解碼質量、適用于多種測井數據和常數階算法復雜度的優(yōu)點。實際隨鉆測井數據的編碼實驗結果表明，在保證不影響現場工程師測井判斷的前提下，