数字聚焦阵列感应测井仪检测装置研制

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1、数字聚焦阵列感应测井仪检测装置研制第一章绪论1.1课题研究的目的和意义随着现场总线技术和石油测井仪器技术的发展，仪器的组合化和普遍挂接逐渐在测井领域得到广泛应用。国内测井系统的测量数据越来越大，相对应，对遥传的传输速度也提出了更高的要求，以往测井系统经常使用的DTB总线已经不能满足使用要求。所以，对新的总线技术的应用提出了需求。CAN总线是当前发展比较成熟的现场总线，有许多优点。把CAN总线技术应用在石油测井仪器领域可以有效的解决当前面临的难题。测井地面系统需要实时收集井下的信息，CAN总线的特点能够有效地支持这种分布式实时测控系统，因此CAN总线已越来越普遍地应

2、用于测井仪器系统[1]。测井仪器在生产制造和维护的过程中都需要仪器检测这一重要过程，通过仪器检测，了解仪器的工作状态，从而为仪器的成品检验和后期维护提供数据支持。测井仪器的检测过程主要是通过专用检测装置或者成套测井设备来实现。成套测井设备主要是模拟现场测井，来检测仪器工作状态。现场测井过程示意图如图1.1所示。在仪器的检测过程中，地面系统和高速遥传配合使用，来自同一生产厂家。对于生产单支仪器的小型企业一般不具备成套的测井设备，都是采用专用的检测装置对生产的仪器进行检测。但是，本文研究的数字聚焦阵列感应测井仪，没有专用的检测装置。在和测井仪器系统挂接的过程中，系统厂

3、家就需要把测井车开到仪器生产厂家现场测试仪器，地面系统安装在测井车内。仪器检测过程耗费大量人力物力，因此，有必要研制数字聚焦阵列感应测井的检测装置。本文通过对仪器检测过程分析研究，在实际操作过程中，仪器检测区别于测井作业。第一，许多硬件配置根本没有发挥作用。例如，仪器在厂区检测过程不同测井现场，不用担心仪器突然断电造成的测井数据丢失，因此就不需要UPS电源装置，其他还有打印机、绘图机和交换机等都可以不用。第二，成套的测井装备面向的是现场测井，信号远距离传输，属于频带传输。而厂区仪器检测的信号传递不是远程通讯，井下仪器的信号不需要调制/解调过程，是基带传输，信号可以

4、直接通过CAN总线接入主机。因此通过研究实际需要，综合以上两个方面，设计了一种CAN总线测井仪检测系统，通过无线dash;双线圈系感应测井。双线圈系感应测井模型图如图2.1所示。把距离为L的发射线圈T和接收线圈R置于井内，给发射线圈T以稳定的交变电流，那么交变电流在井眼周围将产生交变磁场，同时，交变电磁场在导电地层中产生涡流J?的电流环，该涡流所建立的二次交变电磁场将在接收线圈R中产生感应电动势。仪器可以检测到接收线圈R产生的电动势，也就是电压信号。通过电压信号，根据电动势和周围地层电导率的关系，可以求得地层电导率，这就是双线圈系感应测井的原理。感应测井的双线圈系

5、在实际应用中就会遇到很多问题，它的纵向探测特性和径向探测特性都不好，同时两个线圈直接耦合的信号太强，地层信号要比直偶信号弱很多。因此，不能测量出实际需要的地层信号。一般解决问题的思路，是在发送线圈和接收线圈之间增加一个屏蔽线圈，来消除直偶信号和改善探测特性。但是随着油层的开发，对测井信号的要求越来越高，这种增加屏蔽线圈的方法无法满足实际的应用。二维的井眼、浸入、围岩等环境的影响和趋肤效应的影响使测井过程无法得到真实的地层电导率[5]。....第三章检测装置的整体结构设计.....103.1系统设计要求.......103.2系统方案设计.......113.2.1

6、系统硬件方案设计........113.2.2测控软件方案设计........12第四章硬件电路的设计与实现....134.1单片机系统及外围电路设计........134.1.1C8051F060功能模块介绍......134.1.2电源设计....144.1.3单片机复位电路.......154.1.4单片机时钟电路.......164.2接口电路设计.......164.3数据采集与显示电路设计.......204.3.1数据采集电路......214.3.2显示电路设计......234.4数据通讯模块设计....24第五章数字聚焦阵列感应测井仪检测工艺分

7、析......295.1检测工艺的内容分析.....295.2检测装置在检测工艺中的应用....30第七章系统调试以及实验结果分析7.1检测装置整机调试检测装置的调试是关于四部分模块的通信。这四个通信模块分别是计算机测控软件、检测装置、井下仪器接口模块和井下仪器数据采集模块。四个模块的通信示意图如图7.1所示。地面测控软件和检测装置之间有两种通信方式，串口通信和无线网络通信。检测装置和井下仪器都是CAN接口，两个CAN接口都挂接在CAN总线上。井下仪器接口和井下仪器采集是通过串口进行通信，井下仪器把采集上来的数据通过仪器接口传送到CAN总线上，然后检测装置通过CA

8、N总线获得