多频核磁共振测井仪主控系统设计与实现

论文摘要

核磁共振测井是目前最先进的测井方法之一,与一些常规的测井方法相比,它具有测量精度高、泥浆污染影响小、单次测量获取信息量大等优点。核磁共振测井仪一般由主控系统、探头、激励发射模块、辅助测量等几个部分组成,其中主控系统承担着对其它各部分的时序控制、激励脉冲的产生和信号的采集与处理等工作任务,是整个测井仪的核心。论文在介绍核磁共振测井原理的基础上,并考虑其工程实现中的技术问题,对测井中的各种观测模式进行了研究与设计。所设计的主控系统是由数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)及其它多组接口构成,用以完成对整个仪器的工作时序控制、CPMG脉冲序列的生成、信号的高速采集与处理和与遥传系统(D4TG)的实时通讯等。特别地,本系统采用先进的直接数字频率合成(DDS)技术,实现了对脉冲频率与相位的高精度控制;专门设计的高速正交数据采集电路,具有对突发性数据的捕获能力;提出了一种改进的相敏检波算法提取回波信号,减少了运算量,为实现测井的实时性提供了可能。同时,在电路设计上,充分考虑主控系统高温高压的性能,使其能在井下恶劣的环境中正常稳定的工作。此外,本文还提出通过CAN总线的方式实现井下仪器与地面系统的通讯方案。所设计电路稳定可靠,改进了原有通讯方式的不足,具有实时传输的能力,且通用性强。针对测井数据具有突发性的特点,论文制定了核磁共振测井仪专有的CAN总线通讯协议,使数据传输安全可靠、保密性强、误码率低。这是我国首次正式对核磁共振测井仪进行的研制。经试验初步证明,所设计的主控系统完成了与核磁共振测井仪其他部分的可靠衔接,并达到了多频率核磁共振测井仪主控系统设计的各项功能指标和要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源与研究目的
• 1.2 核磁共振测井基本原理
• 1.3 发展状况
• 1.4 本文主要工作
• 2 主控系统硬件设计
• 2.1 主控系统总体硬件设计
• 2.2 发射通道设计
• 2.3 接收通道设计
• 3 主控系统软件设计
• 3.1 观测模式设计
• 3.2 主控系统控制流程
• 4 CAN 总线接口设计
• 4.1 CAN 总线技术
• 4.2 通讯方案
• 4.3 CAN 总线接口设计方案
• 5 核磁共振测井仪通用CAN 总线协议
• 5.1 核磁共振测井仪通用CAN 总线协议
• 5.2 CAN 总线协议的实现
• 6 电路试验与分析
• 6.1 试验方案
• 6.2 试验数据与波形
• 6.3 试验结果分析
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献