基于USB总线的远探测方位反射声波成像测井仪数据读取接口设计

远探测方位反射声波成像测井仪(BAR)是新一代成像测井仪,其测井数据存储于内部大容量存储模块中;为了实现在测井现场快速读取和回放测井数据,设计了一种基于USB总线的数据读取接口;数据读取接口通过USB总线与PC通讯,通过自定义高速串行总线与下井仪数据存储模块通讯;高速串行总线为基于M-LVDS的差分总线,设计的工作频率为80 MHz,采用8B/10B编码;数据读取接口电路采用FPGA作为主控芯片,高速总线协议和传输控制均在FGPA中实现;所设计数据读取接口已实现8 口井的现场测井数据读取,数据读取速度达到57 Mbps;该设计实现了测井数据的现场快速读取和回放,保证了测井数据检验的时效及测井施工的效率.     

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.     

方位反射声波成像测井技术在井旁地质体评价中的应用

方位反射声波成像测井技术能够接收来自井旁地层不同方向的纵波信号,实现对井旁几十米范围内的地质体方位和到井距离的测量.当井旁地质体尺度明显大于地层中的纵波波长时,利用该地质体产生的反射纵波可以对地质体进行精确成像;当井旁地质体尺度与地层中的纵波波长相当时,则可以利用该地质体产生的散射纵波获得地质体的分布情况.方位远探测声波测井仪器装配了 10个八单元声波接收站,每个接收站由沿圆周均匀分布的8个压电型接收振子构成,可以获得多个源距、不同方位的声波数据.介绍了方位反射声波成像测井技术及2个应用案例,并将声波相控阵技术应用于方位声波测井资料处理中,以提高井旁地质体方位测量的准确度.针对过井裂缝和相邻井的方位反射声波成像测井测量实例,验证了利用该测井方法评价井旁地质体空间位置时的可靠性.     

基于Nios II的井下静态随机存取存储器管理

针对测井仪器中高速数据缓存的问题,提出了一种基于Nios II的静态随机存储器（Static Random-Access Memory,SRAM）控制器的IP核的设计方法,详细介绍了IP核的设计和实现过程并基于一定的硬件平台对SRAM控制器IP核的稳定性进行了测试。测试结果表明,所设计的SRAM控制器IP核能够在高温环境下实现对SRAM的有效管理而且通过修改配置参数就可应用在不同位宽和容量的SRAM上且运行稳定。该设计不仅实现测井仪器中高速数据缓存的管理,也提供了一套SRAM选型测试系统。另外设计介绍的可编程片上系统（System-on-a-Programmable-Chip,SOPC）开发流程对其它SOPC系统开发也具有一定的参考价值。     

一种可用于声波测井仪的双总线通信设计

设计了一种基于eCAN总线和RS485总线的双总线架构用于声波测井仪器与遥测系统的通信,其中CAN总线实时双向通信用于仪器控制,而RS485总线作为数据专用通道进行单向快速传输.设计了基于FIFO缓冲和状态机的数据传输转换接口,并提出了相应的通信协议与流程.测试表明,设计可在150℃、CAN总线速率为800 kbit/s、RS485总线速率为6 Mbit/s时稳定工作.该方案能有效地提高数据传输效率,有助于提高测井速度.     

新一代声波测井仪系统设计

介绍了具有三维探测功能的新一代声波测井仪的系统顶层设计方案。该仪器采用模块化结构,其核心技术是相控阵声波发射和方位阵列式接收探测器。它将基于嵌入式技术的多通道信号处理与高速高精度同步数据采集电路封装在耐高温、高压的舱室内,并与换能器阵列集成于声系内部从而实现高信噪比的复杂互联,是仪器探测器结构和电子系统设计的重要创新。新一代声波测井仪以不同的探测半径测量地层多种模式波的传播速度和各向异性,并通过反射波处理实现远距离井旁地质体结构的成像。     

动电效应测井探测器电子系统设计

介绍了动电效应测井探测器电子系统的设计.该电子系统由主控电路、声激励电路、电激励电路和电、声信号处理及采集电路组成,各功能电路通过自定义高速仪器控制总线互联,形成分布式架构.该电子系统广泛使用CPLD/FPGA实现总线协议和子系统控制功能,并在电、声信号处理及采集电路中运行NIOS系统,完成本地数据采集控制和数据处理的功能.主控电路运行μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统,实现系统实时控制.整个电子系统经过实验室高温测试和水池实验及现场测井实验,得到了良好的测试数据,系统运行稳定可靠.     

声电测井仪研究

声电测井是重要的储层渗透率评价方法。研究实现了一种新型声电测井仪(AELT),该仪器采用独创的阵列式复合探测器结构,具有针对声电测井方法的全功能、多参数探测能力。论述了探测器的结构和基本参数;仪器电子系统包括声电信号激励、数据采集、仪器控制和数据通讯等模块,对其组成及原理进行了介绍。仪器实际测井数据确认了界面和伴随2种基本声电转换波信号的特征,提出的归一化转换波能量比被证明与地层渗透特性高度相关;对进一步深入研究的方向作出了展望。