球形聚焦与感应测井系统的数字化研究

摘要

随着石油工业的发展和石油开采的需要,探测薄储层成为增加油臧储量的一条不可忽视的重要途径.但传统的感应测井仪受井眼、围岩、侵入带、泥浆液等因素的影响严重,纵向分辨率低,远远不能满足我国石油工业的要求.因此研制一种高分辨率感应测井仪,以提高测井仪的纵向分辨率显得非常必要.随着数字信号处理技术的发展和先进的电子技术的突飞猛进,测井仪井下电路数字化的实现已成为可能,这也是测井仪发展的必然趋势.该文主要研究球形聚焦与感应测井系统数字化实现方法.数字聚焦测井电极系虽然与球形聚焦的一致,但信号形成和处理方法不同.因此该文对数字聚焦的原理进行了深入的研究,并讨论了它的探测特性,从而弥补了国内在这方面研究的不足.整个系统是以先进的DSP和FPGA技术为核心,采用高速、高精度的A/D转换器,实现井下仪器数字化.利用DSP高速处理速度及浮点操作,完成对测井数据的采集,以及对测井信号进行数字相敏检波和归一化处理等,这大大提高了仪器的运算速度和精度,同时也提高了仪器的信噪比.FPGA的应用实现了仪器的精确时序控制,极大地降低了仪器成本,减小了仪器的尺寸,提高了仪器的抗干扰性和可靠性等.数据传输采用的是曼彻斯特格式,在井下仪器可实现对命令和数据分别进行译码和编码.通过该项目的研究,实现了井下仪器的数字化,而DSP和FPGA的结合应用,更是极大地改善了测井仪的性能.这为进一步开展测井仪数字化的研究奠定了基础,从而也将促进我国测井仪技术水平的提高.

目录

文摘

英文文摘

学位论文创新性声明及学位论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1测井概述

1.2测井仪器的国内外现状

1.3本项目的研究意义

1.4本论文的主要工作

第二章波形发生器

2.1几种测井仪波形发生器的比较

2.2数字相敏检波原理

2.2.1字相敏检波基本原理

2.2.2相敏检波的付氏变换法

2.2.3结论

2.3波形发生器产生原理

2.4波形发生器电路实现

2.5波形发生器主要性能

第三章数字聚焦测井系统

3.1数字聚焦电极系结构

3.1.1球形聚焦测井电极系和工作流程

3.1.2数字聚焦电极系与工作流程

3.2积分方程法求电阻率测井响应理论

3.2.1第一个积分方程的建立

3.2.2第二个积分方程的建立

3.2.3电极系处理方法

3.2.4积分方程的逐次逼近解法

3.3数字聚焦测井探测特性分析

3.3.1电极系系数K的计算

3.3.2径向探测特性

3.3.3纵向探测特性

3.3.4结论

3.4数字聚焦测井原理

3.5数字聚焦测井系统实现

3.5.1硬件电路实现

3.5.2工作状态控制

3.5.3 A/D转换控制

3.5.4数据处理

3.5.5测试结果及分析

第四章双感应测井系统

4.1双感应测井原理

4.1.1感应测井基本原理

4.1.2双线圈感应测井理论

4.2感应测井的几何因子理论

4.2.1 Doll几何因子

4.2.2扩展的几何因子

4.2.3一维几何因子的定义

4.2.4几何因子的应用

4.3系统设计

4.3.1工作过程描述

4.3.2数字化电路的实现

4.3.2调试结果及分析

第五章数据传输系统设计

5.1数据传输协议

5.1.1曼彻斯特码

5.1.2命令格式和约定

5.1.3数据传送约定

5.2信号流程

5.2.1地面命令送往井下仪器

5.2.2井下测井数据送往地面

5.2.3井下仪器响应命令

5.3通信接口的设计

5.4数据传输系统调试

第六章系统调试

6.1系统调试

6.1.1系统说明

6.1.2调试条件

6.1.3调试内容

6.2调试过程中出现的问题及解决方法

6.3其他方面的研究

6.3.1可靠性研究

6.3.2耐压、耐温及抗振的研究

第七章结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文