过套管电阻率测井信号采集通道噪声抑制技术研究

论文摘要

过套管电阻率测井采用三电极法通过测量激励电流在套管上产生的电压降来测量地层的电阻率,为了消除趋肤效应、接触电动势以及电缆耦合的影响,采用超低频正弦交流信号进行激励,由于套管电阻很小,过套管电阻率测井信号非常微弱,其有用信号量级可低至纳伏级,确知频率的微弱正弦信号采集与检测技术是过套管电阻率测井的关键技术难点。本文首先介绍了过套管电阻率测井三电极法测井原理及系统总体结构设计,其次介绍了超低噪声前置放大器和高分辨率数据采集系统的硬件电路设计,再次分析了微弱信号检测的基本方法和采集通道噪声抑制关键技术,最后给出了过套管中数据处理降噪算法的仿真实现和系统联调的实验结果。本文不仅从硬件设计上实现了对采集通道的噪声抑制,而且软件上采用了中位值平均滤波算法和相敏检波算法来检测过套管地层电阻率测井的微弱信号,达到了对采集通道噪声抑制的目的,提高了输出信号的信噪比和微弱信号的检测精度。本课题采用了超低噪声前置放大器,过采样技术,取样积分/平均,数字相敏检波等技术,使微弱信号的检测精度达到30nV。该技术应用到过套管电阻率模型机仪器中,室内刻度和现场实验结果证明,地层电阻率测量范围可达到0～200Ω·m,整个系统测试精度高,工作稳定,满足设计要求,达到国内外同类仪器的技术水平。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 本课题的主要任务及章节安排
• 1.3.1 本课题的主要任务
• 1.3.2 本文的章节安排
• 第二章 过套管电阻率测井原理及系统总体结构设计
• 2.1 测井原理简述
• 2.1.1 三电极法测井原理简述
• 2.1.2 测量误差分析
• 2.1.3 幅度响应特征
• 2.2 测井采集系统和数据处理系统简介
• 2.2.1 测井采集系统
• 2.2.2 数据处理系统
• 2.3 系统总体结构设计
• 2.3.1 系统总体设计要求
• 2.3.2 系统的器件选型
• 2.3.3 系统结构框图
• 2.3.4 系统技术指标
• 第三章 超低噪声前置放大器设计
• 3.1 超低噪声前置放大器方案设计
• 3.2 电路模块设计
• 3.2.1 电源电路设计
• 3.2.2 超低噪声前置放大电路设计
• 3.2.3 滤波电路设计
• 3.3 继电器设计
• 3.4 调试结果
• 第四章 过套管电阻率测井微弱信号采集系统
• 4.1 Delta—Sigma（△Σ）技术简介
• 4.2 同步采样技术
• 4.3 高分辨率数据采集系统设计
• 4.3.1 电源电路设计
• 4.3.2 采集系统设计
• 4.3.3 ADS1271与ADSP2189M的串行通讯
• 4.3.4 ADSP2189M与PC机的串行通讯
• 4.4 数据采集处理系统的测试精度
• 第五章 过套管微弱信号检测方法与噪声抑制关键技术
• 5.1 微弱信号检测原理
• 5.2 微弱信号检测方法
• 5.2.1 信号平均
• 5.2.2 同步相干检测法—锁定放大器
• 5.2.3 取样积分法
• 5.2.4 相关检测法
• 5.2.5 自适应噪声抵消法
• 5.3 过套管电阻率测井信号采集通道噪声抑制关键技术方法及措施
• 5.3.1 过采样
• 5.3.2 采样积分/平均
• 5.3.3 数字相敏检波
• 5.3.4 提高信噪比措施
• 第六章 过套管电阻率测井数据处理降噪算法的原理和仿真实现
• 6.1 在ADSP2189M中中值滤波算法实现
• 6.1.1 中位值平均滤波算法原理
• 6.1.2 中位值平均滤波算法仿真
• 6.2 在ADSP2189M中相敏检波算法实现
• 6.2.1 中位值平均滤波算法原理
• 6.2.2 相敏检波算法仿真
• 第七章 系统联调及实验结果分析
• 7.1 系统联调及测试结果分析
• 7.2 微弱信号检测试验结果及分析
• 7.3 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 详细摘要