基于新型編碼技術(shù)的隨鉆測井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方法研究.pdf

1、隨鉆測井是一種能在鉆頭鉆進(jìn)過程中實(shí)時(shí)獲取和傳輸井下測井?dāng)?shù)據(jù)的技術(shù)。由于隨鉆測井系統(tǒng)普遍使用的鉆井液信道是一種時(shí)空頻變、長延時(shí)、極有限反饋的刪除信道，目前的數(shù)據(jù)傳輸策略無法高效、可靠的實(shí)時(shí)傳輸測井?dāng)?shù)據(jù)，無法滿足隨鉆測井新業(yè)務(wù)需求驅(qū)動(dòng)下的數(shù)據(jù)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?dāng)?shù)據(jù)傳輸策略效率低下，數(shù)據(jù)傳輸可靠性和有效性難以同時(shí)得到保證。第二，隨著大數(shù)據(jù)量的成像測井技術(shù)的發(fā)展，及時(shí)可靠地將大量測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸?shù)降?/p>

2、面控制中心是隨鉆測井技術(shù)發(fā)展迫切需要解決的問題，現(xiàn)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(xiàn)有的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)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(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸方式。第四，現(xiàn)有隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)采用的信源編碼方式只針對(duì)特定類型數(shù)據(jù)，適用范圍有限，嚴(yán)重制約了隨鉆測井傳輸效率提高。
　　針對(duì)上述隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)乃膫€(gè)關(guān)鍵問題，本文進(jìn)行了全面深入的研究，主要?jiǎng)?chuàng)新工作如下:
　　(1)

3、解決將壓縮感知理論引入隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸應(yīng)用所面臨的數(shù)據(jù)有效表征問題、測量誤差消除問題和重構(gòu)矩陣的匹配問題，將測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸問題建模為二項(xiàng)分布概率模型。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于壓縮感知的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸方法。該方法具有線性復(fù)雜度，可實(shí)現(xiàn)信息累積的信息接收方式，能夠克服傳統(tǒng)前向糾錯(cuò)編碼效率低、復(fù)雜度高、計(jì)算量大的缺點(diǎn)和傳統(tǒng)反饋重發(fā)反饋信息量大、傳輸效率低的缺點(diǎn)。真實(shí)測井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，相比現(xiàn)有傳輸方法，基于壓縮感知的常規(guī)隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸方法提

4、高了傳輸效率，降低了測井?dāng)?shù)據(jù)丟失率，可允許測井人員根據(jù)信道狀態(tài)靈活調(diào)整發(fā)送碼率，以實(shí)現(xiàn)不同信道條件下的數(shù)據(jù)可靠傳輸。
　　(2)為解決測井?dāng)?shù)據(jù)量不斷增長面臨的實(shí)時(shí)傳輸問題，提出了一種基于R10碼的大測井?dāng)?shù)據(jù)量實(shí)時(shí)傳輸方法，將測井?dāng)?shù)據(jù)丟失問題建模為有約束條件下的整數(shù)拆分模型。利用整數(shù)拆分和組合數(shù)學(xué)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(chǔ)上結(jié)合隨鉆測井特點(diǎn)，給出了最佳參數(shù)設(shè)置規(guī)則。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提方法提高了大數(shù)據(jù)量

5、測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸效率，降低了測井?dāng)?shù)據(jù)丟失率，且具有良好的可擴(kuò)展性，滿足未來測井?dāng)?shù)據(jù)量不斷增長趨勢下的數(shù)據(jù)傳輸需求。
　　(3)針對(duì)鉆井技術(shù)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?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸方法，具有編碼效率高、編碼復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)RaptorQ碼隨鉆測井實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議，可在鉆井過程中跟蹤信道通信質(zhì)量變化，自適應(yīng)調(diào)整井下傳輸參數(shù)，具有反饋頻率低、反饋信息量小和預(yù)先反饋的優(yōu)點(diǎn)，可有效提高整個(gè)

6、鉆井過程中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)效性和可靠性，能為未來智能閉環(huán)條件下測井?dāng)?shù)據(jù)的快速穩(wěn)定傳輸提供技術(shù)參考。
　　(4)為了進(jìn)一步提高隨鉆測井系統(tǒng)的信息傳輸效率，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)和信息論工具分析了實(shí)際隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的信息熵、概率分布和相關(guān)系數(shù)。以此為根據(jù)提出了基于差分脈碼調(diào)制算法的實(shí)時(shí)測井?dāng)?shù)據(jù)壓縮編碼方法。該方法擁有可靈活調(diào)整解碼質(zhì)量、適用于多種測井?dāng)?shù)據(jù)和常數(shù)階算法復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的編碼實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證不影響現(xiàn)場工程師測井判斷的前提下，