声波测井仪器测试系统的实现

本文提出了一套可以为声波测井仪器井下电路部分提供信号源和测试源的系统。该系统作为信号源时,根据当前仪器种类,由上位机软件传输对应的声波数据文本到该电路系统中,再由该系统控制D／A转换产生与该仪器对应的各种工作模式的声波波形信号。此信号可以作为声波仪器井下电路的信号源,替代井下测井仪器换能器部分的工作,使得井下仪器的调试能够更加安全和方便地进行。该系统作为测试源时,可以对井下仪器的发射换能器进行测试,同时也能够通过上位机软件控制前置通道板的增益。     

高速高精度ADC在井下高温环境的应用研究

基于多极子阵列声波测井仪的设计要求,详细说明了用于井下高温环境ADC的选型因素以及高温测试和筛选方法,讨论了数据采集系统中模拟信号处理注意的问题和数字接口方法,并给出ADI公司军品级器件AD7899SR-1在多极子阵列声波测井仪中的多通道同步数据采集应用设计实例,高温环境下测试表明,各通道具有很好的一致性,采集精度达到0.05%,完全能够满足对井下声波全波信息探测的要求.     

基于DDS技术的矿用风速传感器设计

针对现有煤矿井下用风速传感器工况条件差、性能易下降的问题,设计了一种基于DDS技术的矿用风速传感器。该传感器采用DDS技术设计了具有高稳定性谐振频率的超声波振荡电路,利用卡曼涡街原理实现了风速值实时、精准的测量。试验结果表明,该风速传感器可靠性高,测量误差较小,抗干扰性强。     

基于声发射的智能声波仪的设计与研究

为提高矿山开采的安全性,人们采用智能声波仪用于监测岩体的稳定性。文中介绍了一种基于声发射的智能声波仪的原理框图,说明了其软、硬件设计及各部分功能。实用表明,这种智能声波仪能给技术人员提供岩体的数字化、图形化数据,为矿山评估生产安全性提供了一种比较可靠的手段。     

交叉偶极声波测井的数据采集与处理电路设计

针对多通道声波数据采集时序控制复杂的特点,设计了一种基于DSP和FPGA的声波数据采集与处理电路.设计中在FPGA内部构造4个异步FIFO作为模数转换器和DSP之间的数据缓存器,并由DSP实现LZW数据压缩算法等数据处理,电路协调一致地完成8路信号的采集与处理操作.实践表明,该电路能够稳定可靠地工作,达到了井下声波信号采集的要求.     

基于声发射的智能声波仪的设计与研究

为提高矿山开采的安全性,人们采用智能声波仪用于监测岩体的稳定性.文中介绍了一种基于声发射的智能声波仪的原理框图,说明了其软、硬件设计及各部分功能.实用表明,这种智能声波仪能给技术人员提供岩体的数字化、图形化数据,为矿山评估生产安全性提供了一种比较可靠的手段.     

智能声波测井仪无线测位系统设计及自动测井方法的实现

为实现工程现场方便快速地检测岩层结构的地质特征,开发了一款自动测量声波测井仪井下位置信息的无线测位系统.硬件部分以STC89C52为主控制器,测量出编码器的位移脉冲信息,通过无线串口把位置信息实时传送给基于Windows操作系统的上位机;软件部分由C语言及LabVIEW虚拟仪器控制,实现土位机与无线测位系统的通信及测井仪信号的分析处理;还提出了一种自动测井方法,使测井仪在使用过程中,自动采集声波数据.工程实际应用表明:此系统测量精度高、响应速度快,能够准确地记录位移信息;此方法能够自动控制测井仪采集声波数据,且人机交互界面友好,信息显示直观、易读取.该系统已应用于天鸿检测科技有限公司研制的TH301型测井仪中.     

基于DDS技术的全数字QPSK调制器的设计

文章介绍了一种基于DDS技术、以FPGA为硬件载体的全数字QPSK调制器的设计方案。采用该方案实现的QPSK调制器具有体积小、成本低、功耗低、集成度高、可软件升级、系统稳定性和可靠性高等特点,且可参考ADSL技术将其应用于煤矿井下通信系统中,从而实现高速率、远距离的信息传输,提高频谱利用率。     

基于声波信号的水平井钻采控制技术

水平井是一种特殊的油井,特点是井眼轨迹多样、井内流体流动状态多变,采用常规钻采控制技术无法有效进行水平井钻采作业.基于声波信号的控制技术对水平井井下环境和介质没有特殊要求,能够实现地面与井下之间的无线信号传输及控制,建立起人井对话平台,长期实时监测水平井钻采动态数据,及时调整钻井的分段和换层,实现了水平井钻采控制自动化和智能化.     

基于COMSOL的钻井液面声波反射特性的研究

在钻井过程中,钻井液通过地面循环与井下循环,及时地把钻屑带到地面上来,从而保证钻井过程的连续进行,并保障各项安全。若未及时检测到井下泥浆状况,将会发生井漏或井涌甚至井喷事故,造成财产和和人员损失。因此,预警和实时监测泥浆变化情况,对了解和监控溢流井涌等异常工况,对井控安全十分重要。基于声波的液位检测的基本理论,选取COMSOL多物理场有限元软件中的压力声学瞬态模块,构建钻井作业时泥浆循环过程的三维模型,通过监测泥浆的液面变化情况,研究声波在井下传播时的产生的回波信号的机理和特征,为信号自适应识别液位计算液面深度提供理论依据,为设计测量仪器提供支撑依据。     

基于DCT的阵列声波测井数据压缩算法

阵列声波测井是目前一种重要的测井方法.但由于它产生的数据量较大,加之电缆传输速度的限制,测井效率会因此受到影响.为提升测井效率,有必要对原始声波测井数据进行压缩处理.通过分析声波信号的特点,提出了采用DCT+适当量化+算术编码的压缩方法,并根据实际波形的测试结果对压缩方法进行了一系列改进.通过对660组真实测井数据的测试,得到了对于672个点的单极声波数据平均4. 56的压缩比,对于1 200个点的偶极声波数据平均9. 18的压缩比,均方根误差在2%左右,证实了该方法的有效性.     

声波测井模拟电路老化及检测系统研制

为提高阵列化声波测井仪器的可靠性,研制了声波测井仪模拟电路老化及检测系统;该检测系统的硬件以PXI系统为硬件平台,扩展相关的辅助专用硬件实现;基于LabVIEW平台,开发了控制及数据处理软件,实现了声波测井模拟电路的全自动老化和在线检测;在数据处理过程中以数字相敏检波算法代替拟合算法来计算失真度,简化了计算复杂度,提高了计算的准确性;该检测系统具有良好的稳定性和可扩展性,极大提高了阵列化声波测井仪器模拟电路老化和检测效率,为新型高端声波测井仪器和现行声波测井仪器的可靠性提供了保障。     

基于时频分析的声波时差检测方法研究

声波测井技术在日趋复杂的油气勘探中发挥着重要的作用。在现代阵列声波测井中,如何从阵列声波全波列波形中准确得到纵波、横波、斯通利波的时差对于分析井眼周围岩石和地层的性质有重要意义,所以声波时差检测便成了声波测井数据处理的一个重要课题。目前,国内外对于纵、横波测井时差提取的方法有不少,但一般都通过时域或频域方面来提取信息,没有有效地从时域和频域结合的角度来准确可靠地提取相关信息。本文在认真分析目前常用的几种阵列声波测井信号处理方法的优缺点之后,提出了基于短时傅立叶变换的最大主值频率算法提取阵列声波信号时差。     

一种新的高分辨率常规声波测井系统

高分辨率声波测井对于划分薄油气储层具有重要作用。为解决通过增加声波接收探头提高常规声波测井仪器分辨率这种方法带来的工作模式复杂、投入成本高等问题,根据信号稀疏表示理论,在分析常规声波响应信号采集原理的基础上,构建相应的信号稀疏变换矩阵,在实际测量值构成的观测矩阵的约束下,采用基追踪优化算法,求解稀疏表示系数,得到反映原始薄地层的高分辨率声波测井信号。地层模型仿真与SL油田4口井实际资料处理的结果表明,高分辨率声波信号与地层模型的平均误差为2.41%,且与裸眼井微电极曲线具有良好的薄层对应性。同时,将软件算法植入SL6000型的地面数据采集处理DSP模块,形成新的高分辨率常规声波测井系统。结果表明,此方法较传统方法在不添加任何硬件装置的情况下,同样具备较强的薄层分辨能力,因此具备更大的推广应用价值。     

基于稀疏表示的阵列声波测井仪数据无损压缩传输方法

交叉多极子阵列声波测井仪在井下信号采集的同时,采用无损压缩提升单位时间内上传数据量,是目前主流的仪器上传带宽增加方式。针对传统压缩方法压缩率较低,导致仪器在单位深度地层工作时长过长的问题,从信号稀疏表示的角度出发,对采集的多路声波波列采用预先构建的稀疏变换矩阵进行稀疏变换,将求解的稀疏表示系数和其重构信号与原始信号的误差进行压缩编码上传;地面系统通过相同的稀疏变换矩阵进行信号重构,实现解码;其中,稀疏变换矩阵采用K-SVD算法进行预训练,提升稀疏变换系数的稀疏度与重构信号精度,进一步降低上传的压缩编码长度。在HB油田3口井实际测井资料的实验中,本方法与目前主流的测井数据压缩方法相比,压缩率平均提升约17.3%;在4口井的阵列声波实际测井作业的应用测试中,作业效率平均提升约20.2%。结果表明,数据压缩传输算法极大地提升了阵列声波测井时效,在保证数据采集质量的同时,实现了阵列声波仪器的高速测量。     

应用人工神经网络确定声波孔隙度

利用声波测井获得的时差求取地层孔隙度是石油测井解释中一项重要任务，传统的方法主要是利用Wyllie实验得到的时间平均公式以及其改进形式或经验公式，均为统计学方法，在具体应用上是很不方便的，优越于统计学理论的人工神经网络方法具有高度的自学习、自适应和抗干扰性等优点，采用带有非线性连接权的二层前馈神经网络能够取代三层BP网络的功能，实际应用表明，应用神经网络能够很好地确定声波孔隙度．     

交叉偶极阵列声波测井仪控制和处理电路的设计与实现

针对交叉偶极阵列声波测井信号的特点,设计了一种以DSP+FPGA架构为核心的控制和处理电路。详细介绍了电路的硬件结构和软件设计流程,重点描述了测井数据通信接口和逻辑控制模块的实现,并给出了一种首波提取算法。实验结果表明,该电路在井下高温高压恶劣环境中能够稳定可靠地长时间工作,完全满足工业生产作业的需要。     

随钻声波测井仪总线转换接口设计

针对随钻声波测井仪器的装配调试及实际测控需要,开发了一种用于随钻声波测井数据通信的USB-CAN总线转换接口和相应的地面测控软件.通过对USB总线以及CAN总线的通信协议进行分析研究,并结合随钻声波测井数据命令传输特点,以USB控制芯片CY7C 68013A和CAN控制器SJA1000为核心设计了一种可靠的总线转换接口电路,并基于USB主控芯片编写了接口电路的固件程序.开发了与接口电路对应的上位机USB驱动程序,根据仪器总线通信协议编写的应用程序可以实现仪器控制命令下发、测井数据上传、波形显示、文件存储与回放等功能.     

基于相位检测的声表面波传感器变送电路设计

本文设计了一种利用直接数字频率合成器（DDS）作为频率源,基于相位测量芯片AD8302的气敏传感器测试系统。该测试方法通过获取相同的输出相位差情况下的两次输八频率之差而达到测试目的,整个测试系统自动化程度高,且声表面波SAW谐振器工作于较高的频率,满足了较高精度现场检测的需要。     

水声信道容延容断网络系统设计与实现

水声通信传感器网络是实现海洋环境监测的重要手段,但由于水声信道存在长时延、易中断特性,为传感器网络的设计和应用带来巨大挑战。设计了一个容延容断网络系统用于实现监测节点间的通信及组网功能。针对监测数据的不定时传输需求,设计的同步方式可准确实现数据帧检测;针对水声信道特点,对网络体系各层级进行设计与实现以适用于水下环境。实验结果表明,系统在1 km处误码率低于[10-3]并能够实现网络自组织,可应用于实际水下监测环境中。