[發明專利]一種地井電磁地面系統與井下儀器授時同步系統及方法

有效

• 申請號: 202010225798.5
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111305829B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 郭慶明;孫欽濤;陳濤;和麗真;賀飛;王煒;楊居朋;游占華;朱萬里;李圣均;范曉文;王偉;魏阿勃;安慰東
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B47/12
• 分類號: E21B47/12;E21B47/13
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開一種地井電磁地面系統與井下儀器授時同步系統及方法，授時同步系統包括地井電磁發射系統和地井電磁接收系統，地井電磁接收系統包括地面系統和井下儀器系統，地面系統包括地面采集控制系統，地面采集控制系統包括GPS接收模塊、采集箱體、主機箱體和接線箱體，主機箱體具有windows采集系統，GPS接收模塊包括第一連接端口和第二連接端口，第一連接端口與主機箱體連接，主機箱體與采集箱體連接，第二連接端口與接線箱體連接；井下儀器系統包括儀器節點，儀器節點與接線箱體連接。本發明使得GPS實時授時信息能夠直接傳輸到井下儀器，避免了因windows和vxworks的反應時間和握手時間是不可控而造成的授時同步不及時。

技術領域

本發明屬于石油天然氣勘探開發技術領域，具體涉及一種地井電磁地面系統與井下儀器授時同步系統及方法。

背景技術

地井電磁勘探儀用于石油物探領域的地面發射、井下接收，地面的發射系統和接收系統采用高精度的銫原子鐘時鐘和GPS授時相結合，可以實現24小時累計時間誤差小于10ns，基本可以認定地面可以實現收發兩個系統的實時授時同步；石油測井裝備系統中，地面系統的GPS授時信息受限于windows系統、vxworks前端機、地面調制解調、井下遙傳調制解調，以及井下遙傳工作模式，既有地面系統的不可控延時，也存在遙傳工作模式的不確定延時，也有信號傳輸ns級延時和命令判斷us級延時，井下儀器無法做到與地面系統GPS授時時間準確同步，導致現有井下儀器無法做到與地面GPS時間同步，從而導致地井電磁無法單獨只采集衰減信號，無法做到接收同步。

現有的石油測井系統可以實現地面系統的GPS實時授時，但是無法做到把實時授時信息精確的傳達到井下測井儀器，一方面現有地面系統和井下數據通信間隔為80ms～200ms，是為了最大限度的地面與井下儀器傳輸數據，而不是按照GPS的輸出間隔進行設計的；另一方面地面采集控制采用windows系統和vxworks前端機系統進行控制，其中vxworks已經定制成型，一般不再做二次開發設計，按照正常的把GPS實時授時信息傳達給井下儀器需要經過以下幾步：windows讀取GPS授時信息傳遞給windows地面采集軟件時間信息、再傳遞給vxworks時間信息、再發送給采集箱體中的采集板的調制解調模塊進行下發、然后7000米電纜傳輸該時間信息、井下遙傳的解調模塊接收時間信息、遙傳按照80ms工作機制發送時間信息給各儀器短節、各儀器短節接收時間信息并把時間信息寫入報文中。在上述方案中，windows和vxworks的反應時間和握手時間是不可控的；地面調制解調和遙傳調制解調模塊由于數據通信優先，所以時間信息的實時優先級不夠，該反應時間也是不可控的；遙傳發送命令和數據到各儀器短節是有先后次序的，導致各儀器短節接收到同一個時間信息是不同時的。要實現地面系統與井下儀器實時授時同步，必須拋棄現有的地面系統和井下儀器通信模式。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種地井電磁地面系統與井下儀器授時同步系統及方法，以實現地面系統與井下儀器實時授時同步，本發明能夠實現地井電磁地面系統與井下儀器授時時間同步。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種地井電磁地面系統與井下儀器授時同步系統，包括地井電磁發射系統和地井電磁接收系統，地井電磁接收系統包括地面系統和井下儀器系統，地面系統包括地面采集控制系統，地面采集控制系統包括GPS接收模塊、采集箱體、主機箱體和接線箱體，主機箱體具有windows采集系統，GPS接收模塊包括第一連接端口和第二連接端口，第一連接端口與主機箱體連接，主機箱體與采集箱體連接，第二連接端口與接線箱體連接；井下儀器系統包括儀器節點，儀器節點與接線箱體之間通過電纜連接，儀器節點設有GPS授時信息解調模塊以及授時信息讀寫模塊，GPS授時信息解調模塊和授時信息讀寫模塊連接，GPS接收模塊的第二連接端口與GPS授時信息解調模塊直接通訊。

優選的，第二連接端口的TX線與接線箱體的7芯連接，第二連接端口的GND線與接線箱體的10芯連接，接線箱體的7芯與電纜的7芯連接，接線箱體的10芯與電纜的纜皮連接，電纜的7芯和10芯與所述GPS授時信息解調模塊連接。