Лет 10 назад, когда я занимался разработкой приборов для нужд геофизики, я получил некоторые интересные знания о передаче сигналов по геофизическому кабелю. Об этом я писал в своём блоге, который wordpress.com. Здесь лишь отмечу отдельные ключевые моменты.
Геофизических кабелей довольно-таки много разных типов. Чем больше жил (изолированных проводков), тем дороже кабель. Но ведь все ж экономят! Поэтому используют в основном одножильный. Я тоже работал с одножильным.
Так вот, геофизический кабель имеет весьма ограниченный спектр пропускания. Ширина спектра зависит от длины кабеля. Так, например, при длине кабеля 5000 м я смог добиться максимальной скорости передачи сигнала не более 10 кБод. При меньшей длине можно было работать и на 20 кБодах.
Если на катушке (бухте) имеется 5 км кабеля, а предстоит исследовать серию скважин глкбиной на 400-600 м, то никто не будет для этого дела резать кабель на кусочки. Бухта будет использоваться как есть -- целиком.
На ограничение спектра частот влияет длина кабеля. Если кабель размотан полностью (допустим, вся бухта 5 км), то -- понятное дело -- длина линии связи составляет эти самые 5 км. У кабеля есть такие параметры, как погонная емкость и индуктивность, омическое сопротивление, и так далее. Эти параметры и определяют верхнюю частоту сигнала.
Если кабель частично отмотан и опущен в скважину (допустим, 500 смотали, а 4500 м осталось на бухте), то можно подумать, что, поскольку все витки внешней оболочки кабеля замыкают друг с другом, то путь сигнала сократится с 4500 м до 0.5-1.0 метра. Да, это так, но это будет выполняться для постоянного тока и очень низких частот сигнала. А для рабочих частот сигнала практически ничего не измениться. Почему?
Да потому, что даже если внешняя оболочка кабеля коротко замкнута сама на себя, то многочисленные витки ЦЖК никуда не делись. А это значит, что погонная емкость не изменилась. погонная индуктивность тоже практически не изменилась. Почему?
Да потому, что внешняя оболочка кабеля как правило выполняется из стали, а не из меди. Внешняя оболочка должна держать не хилые механические нагрузки. По сути внешняя оболочка должна удерживать всю массу кабеля. Если длина кабеля 5 км, то это примерно 400 кг. Диаметр кабеля, с которым я работал примерно 6-7 мм. Понятно, что будь оболочки сделана из меди, то на какой-то длине кабель просто оборвался бы и упал бы в скважину. Ага, доставай его потом!
Поэтому только сталь. А поскольку внешняя оболочка стальная, то магнитная проницаемость у неё соответствующая. А теперь, представляете, как выглядит бухта кабеля -- у вас медная ЦЖК намотана на стальном магнитопроводе. Точнее так -- каждый виток пронизывает здоровенный магнитопровод. Вот, это индуктивность, так индуктивность!
Короче, проблем с геофизическим кабелем много. Важно помнить (и подтверждение этому я увидел на практике) -- сигнал частотой 10 кбит/с можно уверенно передавать по кабелю. Сигнал частотой 20 кбит/с уже практически не идёт. Это я и принял за основу своего "геофизического" мировоззрения. Мир большой и разнообразный, у кого-то это может быть по другому.
Это была базовая часть. Надеюсь, не очень утомительная.
Комментарии
А вы точно электроник?????
Нет, дяденька. Я электроник не настоящий, а паяльник на помойке нашёл...
И такое часто бывает
вопрос между тем вполне обоснованный. вы считаете, что индуктивность 4,5 км свернутого в бухту кабеля будет такой же, как у 4,5 км растянутого кабеля. а это не так. и стальной магнитопровод тут не при чем. катушка может вообще не иметь сердечника, а индуктивность у нее все равно будет сильно (очень сильно) отличаться от индуктивности прямого провода. в школе правда про индуктивность прямого провода не говорят...
Всё это так. Да.
Но я не измерял индуктивность размотанного кабеля и собранного в бухту. Опыт подсказывает, что выложенные "змейкой" на травке 5 км кабеля будут обладать меньшей индуктивность, чем 5 км навитые на катушку. Вопрос -- а Вы-то сам знаете хотя бы порядок этих значений индуктивности. Я подозреваю, они (индуктивности) могут отличаться в 100, в 1000 раз, а может и больше.
Но каково будет абсолютное значение этой индуктивности? Сколько генрей? Будет ли вклад индуктивности на столько сильным, что это снизит верхнюю границу спектра в 10 раз?
А так -- да! Интуитивно всё понятно.
-- Я по женской части - ух! Теоретик. (с)
точные значения будут сильно зависеть от количества и радиуса витков, от толщины провода и его состава... но вклад будет безусловно. и снизит верхнюю границу спектра. на сколько порядков не скажу, но речь именно о порядках
Дак о чём и речь!
Безответственно теоретизировать-то мы все горазды. А вот как только дело подходит отвечать за базар и потраченное бабло -- чёт все куда-то по щелям разбегаются. Никого не найдёшь. Интересно, чего это они так все?
А советчиков -- да, целая страна советов была.
"Не могу понять!" (ц)
А что мешает иметь 4 бухты кабеля? Скажем, 0,5; 1,5; 3; и 5км каждая? Затраты - один раз, и пользуйся на здоровье, используя максимальные частоты, доступные для использования для каждой длины? А так вы каждый раз будете "убивать" кончик бухты в 10-15%, при этом остальная, паразитная часть бухты тоже будет немного страдать. В итоге у Вас все равно появятся куски меньшей длины, и Вам рано или поздно всё равно таки прийдётся тратиться на большую бухту.
Ну да, довод разумный -- иметь разные куски кабеля.
Только я не владелец. Я могу только догадываться, что мешает людям иметь набор кабелей разной длины.
Кабель надо согласовывать по волновому импедансу. И на рабочих частотах.
А если например передавать аналоговый низкочастотный сигнал, то там огромная ёмкость кабеля на такой длине, конечно будет интегрировать этот сигнал на этой ёмкости со всеми вытекающими, бороться с этим можно делая выходное сопротивление каскада работающего на кабель, равное почти нулю.
P.S. у геофизиков которые занимаются измерениями, есть архи интересные ламповые микросхемы для коллекций, и вообще миниатюрные ламповые девайсики, которые лежат в завалах лабораторий с времён оных, а иногда и высокотемпературные полупроводниковые элементы отличные от кремния.
а оптика почему не используется? Явно ведь дешевле меди и передавай хоть гигабит на 20км
Что ж Вы сразу с козырей зашли?
оптика ломкая + температурозависимая (на больших глубинах) + пылезащита ей (соединениям) нужна. вы видели буровиков? грязные как черти... как и вся техника у них
ломкая, если её специально крутить кривыми руками, кто-то медь гнёт под 90градусов?
административные вопросы нельзя решить техническими средствами, и наоборот.
про температуру так и не понял, какая температура? 300 цельсия?
От региона зависит
в Кольской сверхглубокой на 12 км - 220
в Орегоне на 1 км -150
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%B5%D0%BD%D1%82
так что 300 есть
А еще есть удлинение кабеля
https://www.chem21.info/page/252005197101075045221047156160197224247210188136/
А она хорошо температуру держит?
Пластмассовая не держит. Стеклянная - держит.
Вопрос к ТС - мы вообще о каких температурах говорим?
Пластилинпластмасса используется на небольшие расстояния. У нёё затухания очень серьезные. А на километры -- только стекло.Да и сами геофизики не очень-то озабочены передачей огромедных массивов данных. Максималный трафик, который у меня запрашивали чтобы я обеспечил -- это чуть менее килобайта в секунду. А так -- обычно было несколько десятков байт в секунду. У кого и как сейчас -- не знаю.
Большие объёмы данных предполагает только изображение, видео. Я догадываюсь, что геофизикам было бы интересно прикрутить на конец зонда видеокамеру и полюбопытствовать что там происходит глубоко под землёй. Но это не принципиально. Во первых, у них есть керны (образцы вынутых пород), которые -- на секундочку -- должны даже храниться много-много лет! А с другой стороны -- в скважинах обычно находится вода, и когда по скважине перемещается зонд, он неизбежно эту воду взбаламутит. Ну что геофизик увидит в этой мути?
Так что тут несколько другой мир, не как на земле.
хорошо если вода...буровой раствор...глинистый например
и что в этой суспензии разглядывать? каверны?
на них не надо смотреть, их мерят надо
в скважинной сейсморазведке, эл разведке там может и надо пропускную способность
Дык. Мир большой и очень разнообразный.
Я как раз занимался одним проектом электроразведки. Собственно оттуда и параметры по скорости передачи данных. Мне нужно было передавать что-то около 700-800 байт в секунду. А больше-то и не требовалось. У других разведчиков будет наверно как-то по другому. Мир большой.
Эт точно
Всё придумано до нас! Ну килобайт в секунду - и чего?
Чего там про "многофазное кодирование" в каноне и стандартах пишут?
И как они убогие 5G эфирную передачу или 10 гиг по меди передают?
Составь матрицу 16*16 и возьми 16 частот - это же типа элементарно?
Из этой матрицы потом вырежешь кусочек 8*8 который для твоего кабеля меньше всего помех иметь будет.
Даже адаптивный алгоритм можно, под каждый кабель+скважину+прибор - выбирать и типа работать не с 1 килобайт в секунду, а в 10-20 раз быстрее.
Модемы всякие и обработку сигналов враги придумали!
Ну, вот, человек -- сразу чувствуется специалист!
Р-раз! И всё зашибись как работает.
Хоп! И нет проблем.
Да, не мы первые в этом мире и в этом времени живём. До нас всякие Котельниковы и Шенноны передачей информации занимались. И прочие китайцы. Миллионы не только китайцев полвека придумывали, как по меди больше килобайт передать. А потом и без меди. В среде, воде, воздухе и ваще в вакууме.
Способы кодирования и передачи дискретной типа информации - по тем же самым проводам ЛЭП при напряжении 110 и 330 киловольт - ну на десятки километров - по воздушке и/или кабелю (по кабелю менее 110 КВ). А уж как они потом этими способами кодирования и передачи на движущийся диск с магнитным слоем записывали и считывали!!
И заново изобретать, то, что воякам нашим сорок лет назад внедрялось - ну растрата сил и средств.
Скорость 1200 - да мы по водопроводной трубе такое 30 лет назад делали.
Манчестер? А чего не синхрон? Эзернет типа - ну отработанная технология, скорость раздели на порядок или на два - и чего*? ДСПишника нема? Для ЦОС.
Другое дело, ежели ТС в одну харю лабал - тогды вопрос снят. Кто работает, тому обзоры всяческие некогда читать.
а можно сделать такой кабель, чтоб он под собственным весом не растягивался? Стекло растяжение очень не любит, а кабелю висеть нужно вертикально, а не горизонтально.
В нефтяных и газовых в среднем по планете считается, что температура растёт на 2-3 °C на каждые 100 метров. Ну, кроме скважин с аномально высокими температурами и давлением где-то в Колумбии.
В разных регионах РФ и бывшего СССР пластовая температура колеблется от ~40 °C (Башкирия) до ~170-180 °C (Грозный, Баку).
В геотермальных скважинах считается, что если на глубине 5 км пластовая температура не ниже 175 °C, то это хорошая скважина. Правда, от дебита ещё зависит, но по температуре примерно так.
По поводу кабелей ничего сказать не могу, геофизики приехали, каротаж сделали, уехали. Прибор в скважине не потеряли, источник нейтронов не зафакапили - молодцы. Почему оптоволокно не используют - ХЗ. М.б. менее прочное на растяжение и разрыв. Если прибор в скважине прихватит, придётся дёргать станком, порвётся, все 5 км кабеля можно выбросить. Но это не точно, я с кабелями дел не имел.
Вот эт-точно! Вот это ближе всего к реалиям!
Это не домашний шнурок.
Эх... Там ценник совершенно другой.
кроме домашних шнурков бывают и глубоководные и другие, разной степени защиты. Звучит как в байке про "тут так принято"
:) у меня мама любит оптику в качестве временных дуг на грядках, там 5мм стеклопластиковый стержень в качестве силового элемента.
Ещё есть потолще, там пучок 3мм. стержней.
Для любого "старого" связиста это очевидные вещи. Имеем распределённый по длине кабеля фильтр нижних частот, который и режет полосу пропускания сверху...
Велик ли потребный трафик у геофизиков? Нужна ли им оптика, или вполне хватает 10...20 кбод?
Во времена молодости вся телемеханика (и не только) работала на скорости 100...200 бод по вторичному уплотнению ТФ каналов.
Сложно как-то дать однозначный ответ, охватывающий сразу всю геофизику в целом. Может где-то и надо.
Но в основном, по моим ощущениям, здесь все очень консервативно. Так что наверно обозначенной скорости обмена и объёмов данных геофизиков вполне устраивают. Во всяком случае, меня не беспокоят каким-то особыми требованиями.
Ждем с нетерпением, про меткач, износ роликов и вопросы дешифрации манчестера. Но лучше не здесь, а где либо на форуме специалистов.
Я был бы весь признателен, если Вы подсказали конкретное место.
Дело в том, эти мои публикации -- это очередная моя попытка переехать с wordpress.com.
Внезапно заинтересовала тема. Полез в интернет смотреть, что это такое. Увидел, что геофизический (каротажный, грузонесущий) кабель бывает экранированный, коаксиальный, витая пара (сигнально-силовой), с оптоволокном. Вроде, на все случаи жизни и скорости передачи данных есть?
Не вопрос. Теоретически есть всё.
Но у потребителей всегда стоит вопрос бюджета -- что покупать: дорогой "фелдиперсовый" кабель и сэкономить на электронной аппаратуре, или же купить кабель попроще, и заказать аппаратуру "по-фельперсовее". Вопрос баланса.
Но ведь и задачи для него разные
как и скважины разной глубины для различных целей
Ничто не мешает выбрать кабель, где под силовой оболочкой находится сплошной экран из алюминиевой фольги с небольшим количеством медных проводников поверх фольги. В таком кабеле токи экрана и центральной жилы противоположны и наводят минимальное поле на внешнем железном слое.
Дорого. Жаба душит, да и не бухгалтеру же с этим работать. 5000 метров, да на десяток евриков... А можно дешевле? Можно!
По сравнению с полевой геофизикой цены детские , отдача быстро..
А у сейсмы.. проект.. завоз оборудования, тушек персонала и всё прочее.. лесобилеты и прочая экология.. на каждом км профиля тысячи баксов стоят месяцами активно перемещаясь.. человеческий фактор в уничтожении оборудования.. после этого длительная обработка и интерпретация и не на железом феликсе с ручкой и не студентом ПТУ..
А ГИС.. закупили машину , 3 чел персонал ..получили заявку от "ойл и ко" через неделю появились новые нули на счёте в банке.. как зацементируют приедут ещё несколько раз..
Ну зря так о студентах ТПУ...
Я про то что интерпретацией занимается инженер по должности с художественным мышлением. И разумеется на ВО ( для понимания картинки разрезов) накладывается опыт по региону, частично не объяснимый. Это всё время, наработки и особенности специалиста. Которому нужно порой платить.
Пытаться сэкономить использую свежую кровь без образования - очень рисковый шаг , особенно учитывая предыдущие вложения.
Эт да. Опыт - 3-5 лет раньше нужен был. Насмотреть сотни картинок - чтобы узнавать "в морду" свои слои и породы - без этого никак.
Нынче на имитаторах с видеокурсами готовят и индусов - типа успехи есть, но по готовым пакетам и библиотекам.
Ваще "ИИ" и началась в мире на деньги геофизиков и радистов - им нужно было обрабатывать кучу дурных сигналов с шумом и интепретировать типа "цель".
Тогда это называлось ещё "Экспертная система" - ну понятно. А ныне - "ИИ". Непонятно и модно, но та же самая, только в профиль
Не.. вот представим что я заказчик.. мне нужно не вилдкеты бурить, а знать строение залежи..
148% закажу опытному отделу с дамой видавших по региону много чего, чем индусам с компом под масдаем.
Вы абсолютно точно обрисовали проблему радистов и геофизиков. Непредсказуемая аналоговая среда и аналоговый язык.
"разбей по данным каротажа толщу полимиктового песчаника".
Ещё и не такие выражения слыхивал. 45 лет назад на ЕС-1020 по ОГТ Нюрольскую впадину просчитывали по сейсмике. До сих пор запомнил подпись на магнитной ленте: "Опрератор А. Белов" - перевводил пару раз из-за сбоя на МЛ. В коробке более 900 ленточек - точек... Подтвердили типа запасы тогда. Опытный геофизик работал, В. Прутов. Врукопашную картинку сводил. Сегодня там Кедровый, Лугинецкое месторождение уж сорок лет эксплуатируется и ещё некоторые.
А какие зонды Вы на этом кабеле используете.. Есть информация в скважине которую надо более активно передавать? Или это позволит увеличить скорость перемещения зонда и следовательно длительность работ сократится.
И вместо "геофизики" использовать ГИС ( если можно), а то я первоначально подумал про "косу".
ЗЫ и самый коварный вопрос.. в регионе глубины скважин должны находиться в определённом диапазоне. Для описанного Вами случая почему не завести катушку с кабелем на 750м?
А интересно, как горизонтальные то скважины? как там каротаж?
Как засунуть кабель в нужное ответвление ветвящейся скважины.
Вот и мне интересно. Как мармелад в подушечки засовывают я знаю. Вариации использования каверномера как рулевого для колонны понимаю, а вот для кабеля? Или есть "самоходные" скважинные приборы?
Из интересного - только личное. Работал с геофизиками(?), теперь уже нет.
Страницы