專利名稱：一種數(shù)字式感應(yīng)測井儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田進(jìn)行測井作業(yè)時(shí)所使用的一種測井儀器，尤其是涉及 一種數(shù)字式感應(yīng)測井^(義器。
背景技術(shù)：
感應(yīng)測井可直接測量出與油氣資源密切相關(guān)的電阻率，是每口井的必測項(xiàng) 目，而且多與側(cè)向測井進(jìn)行組合測量。但這種儀器的研制和開發(fā)難度很大，所
以我國各油田目前普遍〗吏用的仍然是上個(gè)世紀(jì)80年代仿制成功的雙感應(yīng)一八側(cè) 向測井儀，在長期的使用過程中，其分辨率低，分層能力差，縱向分辨率與徑 向探測深度具有局限性，測井結(jié)果有許多有用的地質(zhì)信息沒有體現(xiàn)出來，同時(shí) 測量結(jié)果易受環(huán)境影響、與地層真實(shí)電阻率相差也較大。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有測井儀器在長期的使用過程中分辨率低，分層能力 差、以及測量結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題，提供一種與現(xiàn)行測井裝備的機(jī)械、電器 接口的兼容性高的數(shù)字式高分辨率感應(yīng)測井儀器。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是
一種數(shù)字式感應(yīng)測井儀器包括感應(yīng)測井系統(tǒng)、數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)、地面 控制系統(tǒng)，以及與地面控制系統(tǒng)相連接的通信系統(tǒng)，所迷地面控制系統(tǒng)包括A/D 轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器相連接的FPGA,與FPGA相連接的DSP;所述地面控制系統(tǒng)還 包括電源電路；所述通信系統(tǒng)的輸入端與DSP相連接；所述通信系統(tǒng)的輸出端還 設(shè)置有上位機(jī)；該儀器還包括與FPGA輸出端相連接的波形發(fā)生器以及多路切換 電路；所述感應(yīng)測井系統(tǒng)包括線圈系和感應(yīng)系統(tǒng)電路；所述線圈系包括感應(yīng)發(fā) 射線圈和感應(yīng)接收線圈。
上述感應(yīng)系統(tǒng)電路包括感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)接收電路、感應(yīng)前置放大電路 以及感應(yīng)放大電路；
上述數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)包括電極系和聚焦系統(tǒng)電路； 上述聚焦系統(tǒng)電路包括聚焦發(fā)射電路、聚焦接收電路和聚焦放大電路。 上述感應(yīng)發(fā)射電^各、感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)前置方欠大電路、感應(yīng)》欠大電路、
(:上述感應(yīng)發(fā)^i圈與感應(yīng)發(fā)射S:的輸入端相連接；—；、 、'
上述感應(yīng)接收線圏與感應(yīng)接收電路的輸入端相連4妄；上述感應(yīng)接收電路、聚焦接收電路的輸出端與多路切換電路的輸入端相連
接；
上述多路切換電路的輸出端與前置放大電路的輸入端相連接。
上述電極系為聚焦電極；
上述聚焦電極包括第一聚焦電極與第二聚焦電極； 上述第 一聚焦電極與聚焦發(fā)射電路的輸入端相連接； 上述第二聚焦電極與聚焦接收電路的輸入端相連接。 上述電極系以主電極AO為中心，分別對稱依次設(shè)置有屏蔽電極A1、測量電 極MO、監(jiān)督電才及M1、 M2和回流電極B。
上述電極系鑲嵌在絕緣套筒上且不閉合。 上述電極系的絕緣套筒設(shè)置于在線圈系的外部。 上述絕緣套筒材料為為玻璃鋼材料。 上述線圈系為中心抽頭式。
本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 遵循油田現(xiàn)行測井儀器的接口規(guī)范，保證了所設(shè)計(jì)的新型儀器與現(xiàn)行測 井裝備的機(jī)械、電器接口的兼容性，減少新型調(diào)配儀器推廣過程中的費(fèi)用。
2. 將DSP、 FPGA、高速高精度A/D、 D/A等先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到新研制的測井儀 器中，提高了儀器的精度和井下的處理能力，減少了數(shù)據(jù)的傳輸量，提高了觀'J 井效率的測井質(zhì)量。


圖l為本實(shí)用新型硬件原理框圖2為本實(shí)用新型感應(yīng)測井系統(tǒng)框圖3為本實(shí)用新型數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)框圖4為本實(shí)用新型井下和地面儀器的通信系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
具體結(jié)構(gòu)如下 參見圖1:
數(shù)字式高分辨率感應(yīng)測井儀器將實(shí)現(xiàn)發(fā)射、接收、放大、采集、處理、上傳 等主要功能，其包括感應(yīng)測井系統(tǒng)、數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)， 以及與地面控制系統(tǒng)相連接的通信系統(tǒng)，所述地面控制系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器，與 A/D轉(zhuǎn)換器相連接的FPGA,與FPGA相連接的DSP;所述地面控制系統(tǒng)還包括電源電 路；所述通信系統(tǒng)的輸入端與DSP相連接；所述通信系統(tǒng)的輸出端還設(shè)置有上位 機(jī)；該儀器還包括與FPGA輸出端相連接的波形發(fā)生器以及多路切換電路；感應(yīng) 測井系統(tǒng)包括線圈系和感應(yīng)系統(tǒng)電路；線圈系包括感應(yīng)發(fā)射線圏，以及感應(yīng)接收線圈。感應(yīng)系統(tǒng)電路包括感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)接收電路、感應(yīng)前置放大電 路以及感應(yīng)放大電路；數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)包括電極系以及聚焦系統(tǒng)電路。 聚焦系統(tǒng)電路包括聚焦發(fā)射電路、聚焦接收電路和聚焦放大電路；感應(yīng)發(fā)射電 ;洛、感應(yīng)發(fā)射電^各、感應(yīng)前置》文大電^各、感應(yīng)》文大電3各、感應(yīng)接收電3各、聚焦 接收電路以及聚焦放大電路的輸入端與電源電路相連接；感應(yīng)發(fā)射線圈與感應(yīng) 發(fā)射電路的輸入端相連接；感應(yīng)接收線圏與感應(yīng)接收電路的輸入端相連接；感 應(yīng)接收電路、聚焦接收電路的輸出端與多路切換電路的輸入端相連接；電極系 為聚焦電極，聚焦電極包括第一聚焦電極和第一聚焦電極；第一聚焦電極與聚 焦發(fā)射電路的輸入端相連接；第二聚焦電極與聚焦接收電路的輸入端相連接； 多路切換電路的輸出端與前置放大電路的輸入端相連接。電極系以主電極AO為 中心，分別對稱依次設(shè)置有屏蔽電極A1、測量電極MO、監(jiān)為i電極Ml、 M2和回流 電極B;電極系是鑲嵌在絕緣套筒上且不閉合。電極系的絕緣套筒設(shè)置于在線圈 系的外部。絕緣套筒材料為為玻璃鋼材料。線圈系為中心抽頭式。其中波形發(fā) 生器電路、狀態(tài)控制電路、數(shù)據(jù)采集與處理電路和通信電路專門放在保溫筒中 以保證電路的穩(wěn)定工作。
參見圖2:
波形發(fā)生器產(chǎn)生的20KHz正弦波經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)和前置放大后，從變壓器初級 線圈輸出后送給發(fā)射線圈發(fā)射，F(xiàn)PGA產(chǎn)生的A5控制線控制模擬開關(guān)使深、中交 替發(fā)射；同時(shí)從變壓器的次級取出刻度信號。接收線圈接收到的信號首先送到 模擬部分進(jìn)行前置放大，然后再進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到DSP進(jìn)行相敏檢 波和歸一化處理后在固定位置存儲，等待上傳；DSP接收到傳輸數(shù)據(jù)的命令后， 將數(shù)據(jù)送到FPGA進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，由井下通信接口上傳到地面。
參見圖3:
波形發(fā)生器產(chǎn)生的l. 2SKHz正弦波經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)和前置^:大后，在FPGA產(chǎn)生 的A5控制線下通過電極系為主電極A0與回路B電極之間發(fā)射一個(gè)測量電流Im,為 主電極AO與屏蔽電極Al之間發(fā)射一個(gè)聚焦電流Ib,同時(shí)產(chǎn)生聚焦刻度信號。聚 焦接收電路接收信號包括電極M1、 M2之間的電位M12V，電極M0與電極M1、 M2中 點(diǎn)之間的電位MOV，測量電流Im、聚焦電流Ib、刻度信號CAL和零信號ZERO，這 五個(gè)信號在狀態(tài)控制線A4、 A6、 A7的控制下由模擬開關(guān)切換變成A、 B、 C、 D四 個(gè)通道所需的信號，且這些信號全部是差分信號。這些信號經(jīng)過聚焦放大電路 進(jìn)行放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到DSP進(jìn)行相敏4企波和歸一化處理后在 固定位置存儲，等待上傳；DSP接收到傳輸數(shù)據(jù)的命令后，將數(shù)據(jù)送到FPGA進(jìn)行 并/串轉(zhuǎn)換，由井下通信接口上傳到地面。
參見圖4:計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令在地面經(jīng)過編碼電路轉(zhuǎn)變成曼徹斯特碼形式并通過電纜
傳到井下，在井下首先由HD - 15530進(jìn)行解碼變成二進(jìn)制串行數(shù)據(jù)傳給FPGA, FPGA根據(jù)約定的協(xié)議響應(yīng)命令。如果是傳輸數(shù)據(jù)命令，就給DSP的中斷2發(fā)送 中斷信號。DSP響應(yīng)中斷，把數(shù)據(jù)通過并口送到FPGA進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換，然后再送 給HD-15530進(jìn)行編碼，編碼好的數(shù)據(jù)通過電纜傳到地面接口電路，接口電路先 進(jìn)行解碼，然后再傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行地面數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字式感應(yīng)測井儀器包括感應(yīng)測井系統(tǒng)、數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)，以及與地面控制系統(tǒng)相連接的通信系統(tǒng)，所述地面控制系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器相連接的FPGA，與FPGA相連接的DSP；所述地面控制系統(tǒng)還包括電源電路；所述通信系統(tǒng)的輸入端與DSP相連接；所述通信系統(tǒng)的輸出端還設(shè)置有上位機(jī)；該儀器還包括與FPGA輸出端相連接的波形發(fā)生器以及多路切換電路；其特征在于所述感應(yīng)測井系統(tǒng)包括線圈系和感應(yīng)系統(tǒng)電路；所述線圈系包括感應(yīng)發(fā)射線圈和感應(yīng)接收線圈。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器， 其特征在于所述感應(yīng)系統(tǒng)電路包括感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)接收電路、感應(yīng)前置放大電路 以及感應(yīng)放大電路；所述數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)包括電極系和聚焦系統(tǒng)電路； 所述聚焦系統(tǒng)電路包括聚焦發(fā)射電路、聚焦接收電路和聚焦放大電路。 所述感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)發(fā)射電路、感應(yīng)前置》丈大電路、感應(yīng)放大電路、^ ;所述感應(yīng)發(fā)-i圈與感應(yīng)i射^i的輸入端相連接；一；、 '所述感應(yīng)接收線圈與感應(yīng)接收電路的輸入端相連接；所述感應(yīng)接收電路、聚焦接收電路的輸出端與多路切換電路的輸入端相連接；所述多路切換電路的輸出端與前置放大電路的輸入端相連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所迷的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器， 所述電極系為聚焦電極；所述聚焦電極包括第 一聚焦電極與第二聚焦電極； 所述第 一聚焦電極與聚焦發(fā)射電路的輸入端相連接； 所述第二聚焦電極與聚焦接收電路的輸入端相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器，其特征在于 所述電極系以主電極AO為中心，分別對稱依次設(shè)置有屏蔽電極A1、測量電極MO、監(jiān)督電極M1、 M2和回流電極B。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器，其特征在于 所述電極系鑲嵌在絕緣套筒上且不閉合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器，其特征在于 所述電極系的絕緣套筒設(shè)置于在線圏系的外部。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器，其特征在于: 所述絕緣套筒材料為為玻璃鋼材料。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字式感應(yīng)測井儀器，其特征在于: 所述線圏系為中心抽頭式。
專利摘要一種數(shù)字式感應(yīng)測井儀器包括感應(yīng)測井系統(tǒng)、數(shù)字球形聚焦測井系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)，以及與地面控制系統(tǒng)相連接的通信系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)包括A/D轉(zhuǎn)換器，與A/D轉(zhuǎn)換器相連接的FPGA，與FPGA相連接的DSP；地面控制系統(tǒng)還包括電源電路；通信系統(tǒng)的輸入端與DSP相連接；通信系統(tǒng)的輸出端還設(shè)置有上位機(jī)；該儀器還包括與FPGA輸出端相連接的波形發(fā)生器以及多路切換電路；感應(yīng)測井系統(tǒng)包括線圈系和感應(yīng)系統(tǒng)電路；線圈系包括感應(yīng)發(fā)射線圈和感應(yīng)接收線圈。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有測井儀器在長期的使用過程中分辨率低，分層能力差、以及測量結(jié)果不準(zhǔn)確的技術(shù)問題。具有成本低，測量精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05B19/042GK201407032SQ20092003285
公開日2010年2月17日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者黨瑞榮, 宋汐瑾, 波 楊, 王海向, 雁 謝, 雷選鋒, 黃向東 申請人:西安思坦儀器股份有限公司