随钻电阻率测量系统响应模拟算法探讨

随着勘探地质目标的日益复杂和钻井自动化程度的不断提高,随钻电阻率测井技术已成为开发复杂油藏的关键技术,同时也对随钻电阻率测井仪器测量精度提出更高的要求。依据随钻电阻率测井仪器响应模拟得到的结果建立系统、准确的随钻电阻率测量资料解释理论,对开发高性价比的随钻电阻率测井仪器具有重大的意义。文章介绍了目前四种主要的随钻电阻率测井仪响应模拟算法：BCGS-FFT法、时域有限差分法、传输线矩阵法和有限元法,综合分析了它们各自的特点以及在该领域的应用情况,并展望了随钻电阻率测井仪器响应模拟研究的发展方向。     

随钻电磁波电阻率测量系统

随钻电磁波电阻率测井是钻井实时进行地层对比和评价最为有效的手段之一,它克服了常规电缆测井不能钻井实时获取测井信息的缺点,实现了对原状地层电阻率的高分辨率测量,是目前国内测井领域研究热点之一。随钻电磁波电阻率测量系统,由4发双收电磁波发射接收天线单元、硬件电路单元和嵌入式信号处理软件3部分组成,其以相位差检测方法为核心技术。其能真实准确的测量地层电阻率数据,能够测量冲洗带、过渡带及原状地层各个区域,为钻井地质导向提供了可靠的技术保障。     

一种基于数据压缩传输的高速大满贯测井系统

针对目前大满贯测井系统受限于电缆传输带宽,不能实现大数据量快速、实时采集的问题,设计了一种专用于大满贯测井系统的井下遥测传输短节.在分析大满贯测井采样数据相关性的基础上,在遥测传输短节中通过硬件电路设计和算法的嵌入式开发,将大满贯组合中各种井下仪的上传数据帧按采样时间进行缓存,形成深度对齐的二维数据阵列,根据图像无损压...     

一种基于井下硬件平台的反演方法

井下地层流体核磁分析模块是地层测试器的重要组成部分,受到数据传输带宽的限制,无法将大量回波数据上传到地面进行实时分析,需要在井下硬件平台上完成T2谱反演。以DSP为主要处理芯片的井下硬件平台,无法在规定时间内完成SVD（奇异值分解）反演算法。根据反演算法的特点,通过在地面提前求解不同核心矩阵A的逆矩阵、把多个逆矩阵保存在井下非易失性存储芯片中,使DSP的运算时间能够从10 s减小到1.33 s,在6.6 s内完成反演算法。在井下地层流体模块硬件平台上进行实验,结果表明,该方法能够有效缩短运算时间,在规定时间内完成反演算法。     

基于DSP的测井信号采集处理系统

测井技术的发展要求地面仪能够兼容多种传输方式,提高用户选择井下仪的灵活性;本文介绍一种基于TMS320F241的测井信号采集处理板的软硬件设计,以曼彻斯特码为例介绍用数字信号处理的方法实现信号的采集和处理的过程.数字信号处理器(DSP)通过软件完成测井信号的实时采集和处理,能够配接多种传输方式的井下仪器. 基于所设计的系统,通过对几种测井信号进行实验测试的结果表明,本系统所采用的数字信号处理算法能够很好地实现相应信号的处理.     

随钻核磁共振自旋回波数据联合编码压缩方法

一维随钻核磁共振CPMG(Carr purcell meiboom gill)自旋回波数据量大,而井下仪器存储容量较小,为了在有限的存储空间内保存更多的数据信息,结合CPMG自旋回波数据呈多指数变化的特点,提出了离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)、游程编码(run-length encoding,RLE)和霍夫曼编码相结合的联合编码压缩方法。首先采用连续光栅扫描法将一维CPMG自旋回波数据重组为二维矩阵,增强数据间的相关性;然后采用DCT变换去除数据冗余;DCT系数经均匀量化后进行游程编码,增强连续重复数据的压缩效率;最后由霍夫曼编码器进一步去除编码冗余。利用仿真数据进行了压缩实验,结果表明,在相对误差不超过5%的前提下,压缩比可以达到15∶1,表明提出的方法能够在较好地保留信号特征的前提下有效压缩信号。与现有方法相比,联合编码方法更适合井下CPMG自旋回波数据的压缩应用。     

地层流体核磁测井仪扫频方法研究

井下地层流体核磁测井仪探头内部磁场强度会随环境温度变化而变化，从而导致核磁共振频率发生变化。确定工作环境下核磁共振频率，即发射天线的最佳高压脉冲发射频率，对获取信噪比较高的回波信号十分重要，也是流体核磁共振测井需要确定的参数之一。设计并实现了一种DSP和FPGA联合控制DDS芯片来完成频率快速准确切换的扫频电路来完成不同频率高压脉冲的发射及确定不同温度下核磁共振频率。实验表明，电路发射高压脉冲频率范围为4~5 MHz，能确定不同环境温度下最佳高压脉冲频率，频率精度为10 kHz。     

一种空间目标ISAR成像显控终端的设计与实现

显控终端是雷达系统的重要组成部分,为雷达操作用户提供雷达系统控制操作与目标信息的显示。本文介绍了一种基于 VS2010编译环境的空间目标 ISAR 成像显控终端。该显控终端使用专用硬件实现雷达目标回波信号的实时采集与接收,采用 CPU 与 GPU 异构并行处理机制完成回波数据的实时 ISAR 成像处理及结果显示。最终在通用 PC 上实现了包括系统参数设置、高速回波数据的实时接收与存储、实时 ISAR 成像处理及空间目标一维距离像、二维 ISAR 像的输出与显示。     

随钻方位电阻率测井仪线圈系设计方法研究

随钻方位电磁波电阻率测井仪器实现地层方位电阻率测量和地层层界面检测的关键在于测井仪线圈系结构的设计,且测井仪器的检测性能主要受电磁波信号发射频率、线圈源距、线圈间距、线圈倾角以及所测地层电阻率的影响。针对随钻方位电磁波电阻率测井仪器的不同检测要求,确定测井仪器的检测方式。根据线圈系结构在不同检测方式的条件下所满足的约束条件,采用仿真实验的手段设计随钻方位电磁波电阻率测井仪的线圈系结构,为实际工程应用中线圈系的结构设计提供参考依据。     

基于USB2.0的成像测井数据传输地面接口设计

介绍了一种基于通用串行总线USB2．0的成像测井数据传输接口硬件及软件设计。传输接口的主控制器采用AT89C52单片机,实现USB协议及传输接口的控制;USB2．0接口芯片采用ISP1581,该芯片支持DMA传输功能,保证了单片机环境下ISP1581与测井系统主机高速数据交换所必需的高吞吐率。传输接口与井下仪器间的通信采用曼彻斯特编码调制技术,由一个下行命令发送信道和三个上行数据接收信道组成,可以挂接Baker Arias的3514井下遥测短节及与之配套的各种成像测井井下仪器。     

井下振动实时测量存储系统设计

井下振动实时测量存储系统主要用于对钻井仪器钻井过程中的振动原始数据测量存储.通过系统MCU进行实时解算,存储整个钻井过程中振动最强等级时间段内的数据.通过对实测数据的时域及频域分析,获取井下振动特征谱型,用于对井况的分析研究.系统采用了高精度三轴振动测量传感器,能够同时完成对仪器三轴方向上的振动测量.主要阐述了振动信号高速采集与存储的实现方法、传感器标定测试方法等,同时对系统的设计与实现做了详细介绍.     

随钻自然伽马测井仪研制

随钻自然伽马测井仪主要用于随钻测井过程中探测地层中的放射性元素发出的伽马射线,从而判断地层信息。该仪器设计采用了双核处理器,主处理器负责通信、存储、控制,协处理器独立完成脉冲计数,有效规避了国内外同类仪器所采用的定时采样计数方式必然存在的伽马脉冲漏计、测量精度偏低等现象。介绍了中海油田服务股份有限公司自主研制的随钻自然伽马测井仪,阐述了仪器的工程指标参数、测量原理、设计方法及现场应用情况。实际应用证明,该仪器探测范围、测量精度已达到国外同类仪器水平。     

过钻具声波仪水平井测井问题分析与解决方案

随着水平井钻完井技术的进步和规模化应用，过钻具存储式测井技术因其作业的高效性、安全性得以迅速发展，已经成为水平井的主体测井技术。测井仪器通过钻具水眼下入井底进行测井的特殊工艺和声波仪器的特殊结构，使得过钻具声波仪器在水平井测井中出现了新问题、新挑战。针对过钻具存储式声波仪器在现场应用中出现时差测量误差的各种现象进行总结，针对这些问题进行正演数值模拟和实验室物理模拟试验，明确了时差测量误差来源于在水平井和大斜度井仪器接收阵列与井壁不平行。提出了相应的仪器设计优化方案和基于杠杆原理的动态平衡施工工艺优化方案，并通过现场试验验证了优化方案的效果。可为过钻具声波测井仪器的研发和测量影响因素分析提供参考，对过钻具系统的推广应用和技术发展有重要的意义。     

基于DSP的八臂电成像测井仪控制及通信系统

研制了一种应用于八臂电成像测井仪的控制及通信系统。该系统以TMS320F2812DSP芯片为核心,主要功能是负责对地面系统下发命令的解码、完成测井仪器各电路模块的通信及控制、辅助数据的采集、数据打包上传等。在系统硬件设计上,充分利用DSP芯片的片载串行接口,简化电路结构,使之小型化、工程化,更适合于测井仪器狭小的内部空间;软件设计上充分考虑程序的控制流程和控制时序。现场实际应用结果表明,该系统性能可靠稳定,能够满足电成像测井的实际需求。     

一种自适应量化DPCM的测井数据压缩方法

随着测井技术的发展,大量测井数据需要实时传输,而现有的测井传输系统的速率难以满足要求.由于测井数据存在信息冗余,压缩数据后再传输可以等效提高传输速率.为此,提出了一种改进的可自适应量化调整编码器的差分脉码调制(DPCM)算法.首先通过对测井数据进行分析获取统计信息极值、分析数据的变化趋势,根据这些信息动态的调整编码的码...     

成像测井仪器辅助数据采集

根据成像测井仪器的要求,针对其辅助数据的特点,设计了一种辅助数据采集电路,以监测仪器在井下工作的状态及环境参数。该电路基于DSP＋FPGA,实现多通道模拟信号的采集并与上位机进行通讯。详细介绍了辅助数据采集电路的硬件结构及其软件设计流程,重点描述了逻辑控制模块的实现并给出了其仿真结果。现场测井结果表明,该电路在井下高温高压恶劣环境中能够可靠稳定地长时间工作。其稳定的时序控制和数据通讯,在实验与实际应用中得到了验证。     

基于FPGA的超声波成像测井分析系统研究

分析超声波电视测井仪器采集电路和采集信号的特点.推出一种可简化井下部分采集电路方法,利用高速的采集芯片ADC和可编程逻辑控制器件FPGA实现这一回波信号分析过程.通过Quartus软件Verilog语言对系统进行分状态机、发射及PWM、通信、A/D、PHA模块化设计,通过2路PWM产生高压脉冲激励超声波探头发射超声波,用FPGA采集系统分析回波幅度和判断回波时间,最后利用Modelsim软件仿真各个模块功能,最终调试仿真结果表明该系统可以很好判断回波时间以及幅值,同时大大简化井下电路板的尺寸.     

二维核磁共振测井时序与反演算法实验研究

本文提出了一种"改进型CPMG DE"二维核磁共振测井序列,同时获取地层流体扩散系数D和横向弛豫时间T2,克服了"改变回波间隔,测量多组CPMG自旋回波"时序在测量长扩散时间方面的缺陷;并结合奇异值分解(SVD)与Tikhonov正则化算法提出了一种与该时序对应的反演解释方法,极大地减少了反演过程的计算量和复杂性,有效获取流体扩散-弛豫(D-T2)二维分布。数值模拟显示,对同时含有稠油和束缚水的地层,当原始信号SNR>40dB时,该算法可有效区分稠油和束缚水。在自行研发的二维核磁测井仪上的初步实验室研究表明,本文设计时序与算法可有效获取CuSO4溶液的二维分布。     

核磁共振测井振铃噪声去除方法研究

核磁共振测井仪器在向地层发射脉冲时,天线流过的交变电流与探头静磁场相互作用,引起仪器产生机械振动,导致接收到的回波信号叠加了振铃噪声。振铃噪声极大地影响了回波信号的信噪比。利用回波信号对于发射脉冲具有相敏性这一特点,运用交替相位对的数据处理方法,结合泄放电路对天线发射后残余能量的衰减作用,来抑制振铃噪声。实验室和现场测试的结果表明,运用该综合性的解决方案,能有效降低振铃噪声,取得合格测井资料。     

随钻井下仪器总线测试系统研究

在研发SPOTE随钻测井系统过程中,针对井下仪器总线通讯可靠性展开了专项研究工作,研制开发了一种“随钻井下仪器总线测试系统”.该测试系统通过对总线通讯过程中的误码情况进行自动监测和统计,基于贝叶斯估计方法客观评价总线物理层和协议层通讯质量.在此基础上,对接口电路、传输距离、挂接负载等影响因素展开了试验研究,最终建立了1...