阵列感应成像测井仪研究与设计

摘要

随着石油勘探生产过程的进行，所研究的地质目标越来越复杂，低阻低饱和度油层、高阻水层、特低渗层、复杂油水关系等问题不断出现，过去作为判别油气水层主要依据的“双感应-八侧向测井”在应用过程中，越来越难以满足复杂地质条件勘探开发的需要。为解决低渗、低阻等复杂油气层的识别能力，研究高精度、高分辨率、具有多种径向探测深度的阵列感应成像测井仪器是当务之急。该测井仪可以提供三种纵向分辨率、五种径向探测深度的合成电阻率曲线，还可以进行径向电阻率剖面成像，进一步可以得到视地层水电阻率剖面成像和含水/含油饱和度剖面成像，因而可以较为精确地描述地层特征，能更好地适应各种复杂地层测井解释需要，从而使我国的测井技术提高到一个新的水平。
　　 论文运用现代集成电子技术、计算机技术和信号处理技术，提出了一个基于多DSP主从复合结构的数据采集系统组成的阵列感应测井仪方案。该方案包括信号发射单元、信号调理单元、主控处理单元三部分，其中主控处理单元是作为仪器关键核心电路，主要负责整个系统的时序控制，实现测量与刻度信号的选择与放大，进行自动增益控制和自校准刻度，完成高速高精度数据采集、处理与通讯，构建出实时测控硬件平台。开发了测量、控制、通信应用软件。经过硬件软件调试、系统联调和性能指标测试，有效实现对阵列感应线圈系多道多频大动态范围微弱信号的采集处理。测试结果表明，在地层电阻率0.1-100Ω·m范围内能实现准确测量，相对误差小于5％，满足现场使用要求。
　　 到目前为止，阵列感应成像测井仪已生产40套，并在长庆、华北、青海、吉林等油田正式投入生产应用，测井89口，发现识别了一批油气层。阵列感应成像测井仪的研制成功，将满足国内油田对高端测井仪的迫切需求，对提高国内测井技术水平具有现实意义。论文所研究的测量、控制、通信技术及低功耗、抗干扰设计技术具有很强的实用性，可用于其他测井仪器的研制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1课题来源、研究目的与意义

1.2国内外阵列感应成像测井仪研究现状和发展趋势

1.3本文的主要研究内容

第二章 阵列感应成像测井原理与测井数据合成处理方法

2.1 阵列感应成像测井原理

2.2阵列感应合成处理方法原理

2.2.1 阵列感应测量子阵列响应函数特性分析

2.2.2阵列感应测井测量信号合成原理

2.2.3 自适应非线形合成处理原理

2.2.4纵向分辨率匹配的原理

2.2.5空间域分辨率匹配

2.2.6空间频率域分辨率匹配

2.2.7基于岩石物理学的分辨率增强方法

2.3 阵列感应井眼环境校正方法原理

2.3.1正演模型和多项式逼近

2.3.2求补偿函数(反演问题)的解

2.3.3井眼影响信号的校正

2.4本章小结

第三章 阵列感应成像测井仪信息获取相关模块设计

3.1 阵列感应成像测井仪器基本组成

3.2阵列感应成像测井仪器信号测量流程

3.3三线圈系测量原理

3.4 电源设计

3.5发射短节及多频发射原理

3.6前置放大短节设计

3.7带通短节设计

3.8多道信号时分测量设计

3.9高精度A/D采样设计

3.10井下仪器DTB接口

3.11本章小结

第四章 阵列感应成像测井仪主控系统设计

4.1 阵列感应成像测井仪主控系统总体设计

4.2井下DSP信号处理模块

4.3高速高精度数据采集模块

4.4自动增益控制模块

4.5差分信号转换模块

4.6辅助通道数据采集模块

4.7系统自校准模块

4.8激励源信号产生模块

4.9 DTB接口通讯模块

4.10主DSP监控电路

4.11主控系统软件设计流程图

4.12数字相敏检波原理及其工程实现

4.13本章小结

第五章 仪器室内刻度测试与现场应用

5.1系统整体电路信号测试

5.2阵列感应仪器刻度环刻度

5.3 阵列感应仪器半空间刻度测试

5.4阵列感应成像测井仪器室内模拟地层测试

5.5阵列感应成像测井仪器温度试验

5.6阵列感应仪器现场应用

5.7本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2技术展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文