油水井瞬变电磁探测仪器的电路优化

摘要

随着我国大多数油田逐渐进入中后期开采阶段，开采环境不断恶化。一方面，套管损伤情况变得越来越普遍，对生产效率造成了巨大的影响；另一方面，储层环境也发生了一定的变化，裸眼井测井资料对提高采收率几乎起不到任何作用。近年来，瞬变电磁测井技术的出现极大程度地缓解了这些问题。然而，我国瞬变电磁测井仪器仍处在起步阶段，还有许多问题亟待解决。本文在已有的瞬变电磁测井技术基础上，重点研究油水井瞬变电磁探测仪器的电路优化设计问题。
　　本文首先介绍了瞬变电磁法井下探测的基本原理，建立了井中柱状分层模型并给出了瞬变电磁响应的正演推导过程。然后从发射线圈、发射电流和关断时间三方面因素出发，分析了发射源参数对瞬变电磁响应的影响，并对发射线圈、驱动电路以及发射桥路单元参数进行了优化设计。在此基础上，建立了接收线圈理论模型并分析了其相应特性，并优化设计了前置放大电路、低通滤波电路以及数据采集部分的可变增益衰减放大电路、积分电路以及弱信号隔离电路的电路参数。此外，结合三轴向重力加速度传感器和三轴向磁通门实现了测斜仪与瞬变电磁探测仪器的组合，通过测斜电路所测数据推算出井斜角及方位角，对仪器的偏心校正提供数据支撑。
　　其次，本文还对瞬变电磁探测仪器的地面控制系统进行了优化设计，主要包括：PCB布局及布线优化，单芯测井电缆直流载波通信系统中的滤波电路优化；在深度测量电路中加入了光耦隔离电路，采取双 MCU实现了深度数据与井下上传数据同步传输；选取带光电隔离的RS232转USB接口。
　　最后，在整体系统电路优化的基础上，开展了大量的室内调试与油田现场整机探测试验，试验结果表明优化后的电路能够有效提高瞬变电磁探测系统的准确性和可靠性，对仪器的探测性能确实有很大的改进，为油田老井降低损耗、提高产量提供了重要的技术。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外测井仪器研究现状及其发展趋势

1.3 本文主要研究内容

第二章 油水井瞬变电磁探测仪器发射电路优化

2.1 瞬变电磁探测基本原理[17]

2.2 瞬变电磁探测井中柱状分层模型的建立[19]

2.3 发射波形的选取

2.4 发射源参数对瞬变电磁响应的影响分析

2.5 发射系统硬件模块设计及优化

2.6 本章小结

第三章 油水井瞬变电磁探测仪器接收电路优化

3.1 接收线圈的建模及响应分析

3.2 接收线圈的结构参数与电参数的关系

3.3 接收系统硬件模块设计及优化

3.4 测斜技术

3.5 本章小结

第四章 油水井瞬变电磁探测仪器地面控制系统优化

4.1 地面控制系统硬件总体方案

4.2直流载波数据传输电路优化

4.3 深度计量电路模块优化

4.4 计算机通信接口电路优化

4.5 本章小结

第五章 系统电路调试与试验研究

5.1 硬件电路调试

5.2 电源调试

5.3 系统整机联调

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 主要完成工作

6.2 创新点

6.3 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文