过套管地层电阻率测井数据处理与降噪技术研究

论文摘要

过套管地层电阻率测井是通过测量流过套管上的三个电极间的微弱电压降来计算泄露入地层的漏电流,从而进一步可求地层的视电阻率。本课题主要工作完成了对整个过套管测井系统中的数据处理及降噪工作进行了深入研究。由于套管上的信号是微弱纳付信号,其二阶差分电压为纳伏级微弱信号,这需要精确的微弱信号检测和处理系统。所以在进行数据采集处理前必须进行放大,本论文使用的是低噪声前置放大器。低噪声前置放大器的设计主要是器件的选择。本文在数据采集处理方面,设计了一种基于24位模数转换芯片ADS1271和ADS2189为主要核心部件的数据采集系统。经过低噪声前置放大的信号经ADS1271模数转换后送入ADS2189进行处理。ADS2189主要负责完成对A/D的工作模式,串口工作方式输入控制,A/D转换数据的读取,缓冲,处理的控制,最后通过RS-232串口与上位机通讯等。在降噪方面,分别从硬件降噪抗干扰及软件降噪两方面分析,尤其在软件方面用MATLAB实现仿真数字滤波的功能,设计了基于MATLAB仿真的过套管测井信号的小波降噪等。本论文实验结果表明：在本系统的强噪声背景下,小波降噪及相敏检波能很好的抑制噪声,提高信噪比。同时也能通过软件搭建滤波的方法实现降噪。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究课题提出的目的和意义
• 1.2 过套管电阻率测井的国内外发展状况
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 过套管地层电阻率测井的应用
• 1.4 本课题的研究内容
• 1.5 本课题的内容安排
• 第二章 过套管测井原理及测井数据采集处理流程
• 2.1 过套管电阻率测井原理
• 2.1.1 三电极法测井的原理
• 2.1.2 过套管测井信号的量级
• 2.2 过套管地层电阻率测井数据采集处理流程
• 2.2.1 过套管测井数据采集系统
• 2.2.2 过套管测井数据处理系统
• 第三章 过套管电阻率测井信号中的噪声分析
• 3.1 过套管测井中降噪的目的与意义
• 3.2 噪声简介
• 3.2.1 器件内部的噪声
• 3.2.2 电噪声的特性
• 3.3 过套管测井微弱信号检测方法
• 3.3.1 在过套管测井中使用窄带滤波法（IIR巴特沃思带通滤波器）
• 3.3.2 锁定放大器在过套管测井中的应用
• 3.3.3 小波分析在过套管测井系统中微弱信号降噪中的应用
• 第四章 过套管地层电阻率测井硬件系统设计及分析
• 4.1 系统组成
• 4.2 低噪声前置放大器的设计
• 4.2.1 低噪声前置放大器的设计原理
• 4.2.2 中间级滤波和选择滤波器
• 4.2.3 试验结果
• 4.2.4 信号隔离
• 4.3 AD采集电路分析
• 4.3.1 A/D电路分析
• 4.3.2 芯片简介
• 4.4 DSP控制系统
• 4.4.1 DSP与AD的连接电路
• 4.4.2 DSP与PC机连接电路
• 4.5 硬件抑制噪声及抗干扰措施
• 4.5.1 精密元器件的选择
• 4.5.2 电路中的继电器
• 4.5.3 滤波器
• 4.5.4 屏蔽
• 4.5.5 PCB的布局与设计
• 4.5.6 接地
• 4.5.7 采用平衡或对称电路
• 第五章 过套管地层电阻率测井系统软件设计及软件降噪方法
• 5.1 数字滤波器的设计和几种软件滤波器方法
• 5.1.1 数字滤波器的设计
• 5.1.2 限幅滤波法在过套管测井中的应用
• 5.1.3 算术平均滤波法在本系统中的应用
• 5.1.4 消抖滤波法
• 5.2 DSP系统的软件设计
• 5.2.1 DSP型号及开发环境的介绍
• 5.2.2 定点DSP中数的表示及计算
• 5.2.3 DSP系统软件流程图
• 5.3 DSP与PC机的通讯软件流程图设计
• 5.4 相敏检波算法的设计
• 5.5 总系统的检测软件设计
• 第六章 软件仿真及实验结果
• 6.1 总调试流程
• 6.1.1 总实验装置及两种测量实验的模拟结果
• 6.1.2 套管电阻模式的实验
• 6.1.3 漏电流模式的实验
• 6.2 总调试实验结果
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 本论文的部分程序
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要