● 摘要
石油测井作为一种勘探、开发与监测油气资源的技术，在当代石油工业中占有重要地位。测井通信用于将井下系统采集的数据传输给地面系统，是测井技术的一个重要研究方向。目前有电缆、泥浆、声波、光纤等多种可用的测井数传通信介质，而铠装测井电缆是使用最为广泛的通信介质。随着现代测井方法对地质资料精确度要求的提高，从井下传输到地面的数据量越来越大，要求电缆数传具有更高的传输速率。
由于铠装测井电缆具有通频带较窄以及信道不平坦特性，如何提高电缆的频谱利用率以及对信道进行反向补偿，是测井数传系统设计的关键问题。本文在深入研究现有典型中高速率电缆数传方式的基础上，提出的将软件无线电思想运用到石油测井仪器的数传系统中具有新颖设计。在综合了信道容量、调制与解调的实现复杂度、误码率等因素的前提下，提出了基于64QAM（正交振幅调制）相关编码的调制与解调方式，将数字上下变频技术运用到高速电缆数传中，解决了传统设计中调制与解调方法复杂并且难以在井下电路实现的问题。同时针对电缆信道的不平坦特性，本文提出使用Godard算法来解决信道反向补偿时的收敛性问题。
本文首先对测井电缆的传输特性进行研究，建立了缆芯的电路模型，对电缆的频率特性进行了计算，确定了七芯电缆在高速数据传输时使用的缆芯分配模式。本文设计了井下处理单元的信道编码、脉冲成形、插值滤波以及上变频模块，设计了地面数据处理单元的下变频、信号解调、信号解码模块，给出了这些模块的算法与具体实现。为了提高电缆数传的稳定性，降低数传误码率，本文研究了自适应均衡技术并给出了详细算法实现。最后本文使用Matlab对系统的井下处理与地面数据处理单元进行了仿真，给出了理论与仿真的误码率值以及均衡效果对比，对系统的设计效果进行了验证，结果表明系统的传输速率与误码率达到了设计要求，为系统的电路实现与应用提供了理论基础。