測井深度實(shí)時(shí)校正高精度深度間隔發(fā)生裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田開采領(lǐng)域，涉及油田測井地面數(shù)據(jù)的采集，尤其是深度數(shù)據(jù)的采集，具體是測井深度實(shí)時(shí)校正高精度深度間隔發(fā)生裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在測井地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，深度計(jì)數(shù)器與深度間隔發(fā)生器是必不可少的兩個(gè)硬件功能單元，其中深度計(jì)數(shù)器的功能就是通過對測井絞車上的光電編碼器輸出的光電脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)測量，從而實(shí)時(shí)記錄井下儀器在井內(nèi)的深度；然而由于電纜的形變、測量輪周長及井下儀器自重等因素的影響，深度計(jì)數(shù)器所測得的深度就會具有相當(dāng)數(shù)值的偏差，為此目前的解決方案是采用測井軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)校正或測后校正，以保證深度測量的準(zhǔn)確性；深度間隔發(fā)生器是用來產(chǎn)生等深度間隔的觸發(fā)信號，以便測井地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)的等間隔的數(shù)據(jù)采集，但是深度間隔發(fā)生器無法通過測井軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，為此，目前的解決方法是采用一個(gè)自動重裝載的減法計(jì)數(shù)器來盡可能的彌補(bǔ)，但會存在較大的系統(tǒng)誤差，累計(jì)到一定程度就會產(chǎn)生較大地深度累計(jì)誤差，同樣采樣間隔乘以每米的光電脈沖數(shù)不是整數(shù)時(shí)，也會產(chǎn)生深度累計(jì)誤差，目前解決此問題的方法是，由測井軟件對測得的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行后期處理來實(shí)現(xiàn)深度校正，但會對測井資料的質(zhì)量有一定的影響；
而隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期，一些薄層小層也逐漸動用開發(fā)，這使得目前測井深度系統(tǒng)的測量精度根本無法達(dá)到要求，而且在點(diǎn)測時(shí)，需要深度系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)校正功能才能完成，而深度系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)校正功能后，如果深度間隔發(fā)生器不具備實(shí)時(shí)校正功能，也會極大的增加測井?dāng)?shù)據(jù)后處理的難度及工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決目前深度測量系統(tǒng)無法進(jìn)行實(shí)時(shí)校正、系統(tǒng)誤差較大、對測井資料的質(zhì)量有一定的影響以及后續(xù)處理的難度及工作量大的問題，本發(fā)明提出了一種簡單可靠、精度高、實(shí)時(shí)性好、后續(xù)工作量小且各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到了測井?dāng)?shù)據(jù)采集對深度精度要求的深度間隔發(fā)生裝置及方法，其具體技術(shù)方案如下:
測井深度實(shí)時(shí)校正高精度深度間隔發(fā)生裝置，包括:
與光電解碼器深度脈沖信號輸出端連接的電平轉(zhuǎn)換電路；
分別與電平轉(zhuǎn)換電路輸出端連接的脈沖信號處理電路及深度判向電路；
分別與脈沖信號處理電路及深度判向電路輸出端連接的深度間隔計(jì)數(shù)器；
與深度間隔計(jì)數(shù)器輸出端連接的觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器；
與深度間隔計(jì)數(shù)器輸入端連接的多路選擇控制器；
與多路選擇控制器連接的若干初值寄存器；
分別與所述深度間隔計(jì)數(shù)器、觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器及多路選擇控制器連接的時(shí)鐘模塊； 分別與所述深度間隔計(jì)數(shù)器、觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器及多路選擇控制器連接的復(fù)位電路； 所述觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的輸出端與所述多路選擇控制器的輸入端連接； 其中:
電平轉(zhuǎn)換電路，歸一化光電編碼器輸出的A、B相深度脈沖信號，使其轉(zhuǎn)換成TTL電平信號;
脈沖信號處理電路，對歸一化后的深度脈沖信號進(jìn)行濾波、信號倍頻及電纜防抖處理；
深度判向電路，將歸一化后的深度脈沖信號轉(zhuǎn)換成深度方向信號；
深度間隔計(jì)數(shù)器，對處理后的深度脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)生成計(jì)數(shù)信號；
觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器，采集和觸發(fā)深度間隔計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號生成跳變信號，并將跳變信號發(fā)送給所述多路選擇控制器；
多路選擇控制器，根據(jù)觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的不同跳變信號，來決定將若干初值寄存器中的哪個(gè)初值寄存器的初值輸出并裝載給深度間隔計(jì)數(shù)器；
初值寄存器，用于寄存光電脈沖個(gè)數(shù)；
時(shí)鐘模塊，用于觸發(fā)產(chǎn)生脈沖信號形成跳變；
復(fù)位電路，用于對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。
[0004]所述初值寄存器的個(gè)數(shù)為6個(gè)。
[0005]所述脈沖信號處理電路包括4倍頻電路。
[0006]測井深度實(shí)時(shí)校正高精度深度間隔發(fā)生方法，包括以下步驟:
步驟一:將光電編碼器輸出的A、B相深度脈沖信號進(jìn)行歸一化，使其轉(zhuǎn)換成TTL電平信號;
步驟二:對歸一化后的深度脈沖信號分別進(jìn)行電纜防抖處理和判向轉(zhuǎn)換；
步驟三:對處理后的深度脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)生成計(jì)數(shù)信號；
步驟四:采集和觸發(fā)計(jì)數(shù)信號結(jié)合時(shí)鐘模塊生成跳變信號；
步驟五:根據(jù)不同的跳變信號，來決定將不同的初值裝載給深度間隔計(jì)數(shù)器；
步驟六:測井結(jié)束后或重新開始時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。
[0007]本發(fā)明的有益效果:利用觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的跳變，來使多路選擇控制器將不同的初值寄存器裝載給深度間隔計(jì)數(shù)器，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)校正。在實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)，這種校正方法要比傳統(tǒng)的后續(xù)校正方式降低系統(tǒng)誤差，同時(shí)還減少了后續(xù)的工作量和繁瑣的工作難度；本發(fā)明不僅具有高精度、可以提高深度采樣精度的優(yōu)點(diǎn)，還能大大減少深度數(shù)據(jù)后期處理的工作量，實(shí)時(shí)性好、結(jié)構(gòu)簡單、占用資源少，而且系統(tǒng)誤差小，對測井資料的質(zhì)量沒有影響。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的深度誤差分析圖；
圖3為本發(fā)明中深度判向電路原理示意圖；
圖4為深度判向電路的輸入輸出波形示意圖；
圖5為本發(fā)明中采用2倍頻電路原理示意圖；
圖6為2倍頻電路輸入輸出波形示意圖；
圖7為本發(fā)明中采用4倍頻電路原理示意圖； 圖8為4倍頻電路輸入輸出波形示意圖；
圖9為本發(fā)明中多路選擇控制器的工作原理流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了便于理解，下面結(jié)合圖1-8對本發(fā)明作出進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例1:測井深度實(shí)時(shí)校正高精度深度間隔發(fā)生裝置，包括:
與光電解碼器深度脈沖信號輸出端連接的電平轉(zhuǎn)換電路；
分別與電平轉(zhuǎn)換電路輸出端連接的脈沖信號處理電路及深度判向電路；
分別與脈沖信號處理電路及深度判向電路輸出端連接的深度間隔計(jì)數(shù)器；
與深度間隔計(jì)數(shù)器輸出端連接的觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器；
與深度間隔計(jì)數(shù)器輸入端連接的多路選擇控制器；
與多路選擇控制器連接的若干初值寄存器；
分別與所述深度間隔計(jì)數(shù)器、觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器及多路選擇控制器連接的時(shí)鐘模塊； 分別與所述深度間隔計(jì)數(shù)器、觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器及多路選擇控制器連接的復(fù)位電路； 所述觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的輸出端與所述多路選擇控制器的輸入端連接；
其中:
電平轉(zhuǎn)換電路，歸一化光電編碼器輸出的A、B相深度脈沖信號，使其轉(zhuǎn)換成TTL電平信號;
脈沖信號處理電路，對歸一化后的深度脈沖信號進(jìn)行濾波、信號倍頻及電纜防抖處理；
深度判向電路，將歸一化后的深度脈沖信號轉(zhuǎn)換成深度方向信號；
深度間隔計(jì)數(shù)器，對處理后的深度脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)生成計(jì)數(shù)信號；
觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器，采集和觸發(fā)深度間隔計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)信號生成跳變信號，并將跳變信號發(fā)送給所述多路選擇控制器；
多路選擇控制器，根據(jù)觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的不同跳變信號，來決定將若干初值寄存器中的哪個(gè)初值寄存器的初值輸出并裝載給深度間隔計(jì)數(shù)器；
初值寄存器，用于寄存光電脈沖個(gè)數(shù)；
時(shí)鐘模塊，用于觸發(fā)產(chǎn)生脈沖信號形成跳變；
復(fù)位電路，用于對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。
[0010]具體的，本裝置在實(shí)踐過程中由FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，對于深度間隔計(jì)數(shù)器、觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器及初值寄存器均采用12位，結(jié)合圖1，初值O為原始深度采樣間隔內(nèi)的光電脈沖個(gè)數(shù)，初值2為消除3個(gè)初值O所產(chǎn)成的累計(jì)誤差后的光電脈沖個(gè)數(shù)…初值8為消除3個(gè)初值6所產(chǎn)成的累計(jì)誤差后的光電脈沖個(gè)數(shù)，初值10為消除前面所有深度間隔產(chǎn)生的深度累計(jì)誤差后的光電脈沖個(gè)數(shù)。
[0011]對符號進(jìn)行具體說明:Dep_A:光電編碼器輸出的A相深度脈沖信號；
Dep_B:光電編碼器輸出的B相深度脈沖信號；
Dep_2X:Dep_A與D^)_B經(jīng)2倍頻電路產(chǎn)生的2倍頻深度脈沖信號；
Dep_4X:Dep_2X經(jīng)過4倍頻電路后產(chǎn)生的4倍頻深度脈沖信號；
Dep_dir:D^)_A、D^)_B經(jīng)過深度判向電路輸出的深度方向信號； iValx[ll..0]:表示初值X寄存器的值；
iVal_0ut[11..0]:初值多路選擇控制器從六個(gè)初值寄存器中選出的一個(gè)初值輸出；
DO - DlO:觸發(fā)信號計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)輸出線；
fCount:fDepInt (深度間隔)所對應(yīng)的精確深度脈沖數(shù)，float類型；fKM:深度千米校正量:為抵消深度系統(tǒng)誤差而每千米深度的校正值(米)，float類型；對于誤差，結(jié)合圖2，每21° (即1024)個(gè)深度間隔為一循環(huán)周期；在一個(gè)循環(huán)周期中，第I到第1023個(gè)深度間隔可分為五個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間內(nèi)深度累計(jì)誤差最大均為±0.5*3=1.5個(gè)深度脈沖；每周期中的第1024個(gè)深度間隔應(yīng)將前1023個(gè)深度間隔所造成的深度累計(jì)誤差消除掉；這樣第1024個(gè)深度間隔誤差就可能較大，形成系統(tǒng)最大深度間隔誤差；因此最大深度間隔誤差Emax=5個(gè)區(qū)間的深度累計(jì)誤差與第1024個(gè)深度間隔取整所產(chǎn)生的±0.5個(gè)深度脈沖誤差的和；即Emax= 土 (5*1.5+0.5)*1000/iCPM = 8000/iCPM毫米，當(dāng)iCPM=3600時(shí)，Emax=8000/3600=±2.22毫米；本發(fā)明中，每個(gè)循環(huán)周期對應(yīng)的總深度 fDepth=1024* fDepInt ;若 fDepInt =0.025 米，則 fDepth=25.6 米；由本發(fā)明的工作原理可得，每周期最大深度累計(jì)誤差為±0.5個(gè)深度脈沖；即25.6米最大深度累計(jì)誤差Ecyc=±0.5*1000*(l+fKM/1000)/iCPM毫米;由