多参数组合测井仪主控系统设计

论文摘要

激发极化、自然电位、地层水电阻率三种方法组合测井,在测井解释时能够实现参数之间相互补偿,利于对地层情况的反演。与传统的测井仪相比,该组合测井仪更为准确地获得地层水电阻率和极化率等参数,对评价油田水淹层,求解剩余油饱和度具有重要意义。主控系统为组合测井仪的核心,其性能好坏直接决定了多参数能否获取,以及组合测井能否实现。本文在分析三种电法测井原理的基础上,根据三者之间的异同性,提出了一种组合测井方法。该方法利用一套工作流程可以实现三种不同的测井方式,其实现依赖于主控系统精确的控制时序。论文所述主控系统以数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)芯片为主控制器,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为从控制器,实现对多通道电路信号的采样,并利用CAN总线以报文的形式实现与地面数控系统之间的数据交互。本文不仅详细介绍了主控系统的电路设计,也给出了软件设计的具体方法。系统在FPGA内部设计了总线控制器和中断控制器,使FPGA可作为DSP的外设使用,一方面可以产生各种控制时序,另一方面,可有效进行数据预处理和数据传输。软件设计采用星形设计结构,模块化设计方式,灵活性高,并且引入参数控制模式,使得DSP能够修改FPGA内部控制参数,实现控制时序的实时调整。此外,在FPGA内部设计累加平均器,对采样数据进行预处理,有效提高了信号的信噪比。在完成硬件电路设计和系统软件设计的基础上,在实验室环境搭建电化学实验平台,进行了激发极化测井模拟实验,验证了系统设计的功能和性能。分析结果表明,系统时序控制精确,稳定性好,测量误差小,达到了组合测井的设计指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 课题主要研究内容
• 2 测井方法分析
• 2.1 电阻率测井
• 2.2 激发极化测井
• 2.3 自然电位测井
• 2.4 组合测井
• 2.5 小结
• 3 主控系统硬件设计
• 3.1 主控系统功能描述
• 3.2 主控系统总体设计
• 3.3 电路设计
• 3.4 小结
• 4 主控系统软件设计
• 4.1 测量流程分析
• 4.2 FPGA 程序设计
• 4.3 DSP 程序设计
• 4.4 本章小结
• 5 实验与分析
• 5.1 实验方案
• 5.2 实验结果
• 5.3 分析与验证
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 致谢
• 参考文献