高精度数字声波变密度刻度方法.pdf

本发明涉及一种高精度数字声波变密度刻度方法，将变密度声波仪器的声系浸泡在注满水的刻度筒内，压力为2Mp，或用频率在20KHz的正弦波信号源给仪器的信号采集电路提供一个在最高增益挡不限幅的信号；使声波各档的校正系数全部复位为1；采集波列中最大值的几个数据，计算平均值X0；将声波衰减到上一档的40％，采集最大值的几个数据，计算平均值X1；用公式X0(40％)n/Xn计算校正系数；将声波密度依次衰减到上一档的40％，重复以上步骤8个档；将校正系数存入变密度声波仪器的存储器中；使得仪器刻度精度不再依赖高性能的电阻网络的精确度，通过软件计算校正达到精度，提高了仪器的生产调试速度，有利于仪器的规模化生产。

1、  一种高精度数字声波变密度刻度方法，其特征在于：
(1)首先将声波变密度的波列信号进行数字化；
(2)将变密度声波仪器的声波变密度的声系浸泡在标准的刻度筒内，筒内注满水，筒内压力为2Mp，或用频率在20KHz的正弦波信号源代替给仪器的信号采集电路提供一个在最高增益挡不限幅的信号；
(3)给变密度声波仪器的声系发送仪器校正命令，变密度声波仪器收到该命令后：
a、初始化，使声波各档的校正系数全部复位为1；
b、采集波列中指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X0；
c.降低一挡，将声波衰减到上一档的40％，采集指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X1；
d、计算校正系数，计算公式是：X0(40％)ⁿ/X_n；n＝1-7；X为声波密度；
(4)将声波密度依次衰减到上一档的40％，重复步骤c—d，直到档位降到最低档为止，共计8个档，整个刻度过程完成；
(5)将校正系数存入变密度声波仪器的存储器中。

高精度数字声波变密度刻度方法
技术领域
本发明涉及一种石油地质勘探和金属矿藏勘测的测井仪器高精度数字声波变密度刻度方法。
背景技术
声波变密度测井是石油勘探中的一个重要测井项目，用于套管井固井质量的评价，常用的声波变密度仪器采用的声系统为：一个发射探头两个接收探头，因此，它具有2个源距(3英尺和5英尺)通过变密度方式记录5英尺源距的声波波列信号，其在图纸上以灰度的深浅表示波形幅度的大小，变密度需要在自由套管井段进行刻度，仪器具有8个声波增益档位，根据刻度的要求，每挡按照衰减到上一档的40％的比率，为了获得相对精确的增益需要使用精确的电阻衰减网络，对衰减网络的电阻阻值要求精确。因此往往需要选用非标电阻，而且对电阻的精度要求很高。用硬件电路进一步提高变密度测井仪器的精度比较困难。
随着电缆高速遥传技术的不断发展，传输率在300K以上的遥传仪器已经被大量投入现场使用，这就为声波类仪器在井下对声波波列进行数字化并进行数字化传输提供了保证，同时，井下仪器中大量采用MCU甚至DSP进行模拟信号的数字化以及数字传输控制，通过DSP在井下对数字的声波波列数据可以进行各种计算处理也是井下仪器发展的趋势。
发明内容
本发明的目的提供一种高精度数字声波变密度刻度方法，将用该方法测得的数值作为标准化数据存入仪器的存储器中，当仪器在井下进行变密度仪器刻度时，CPU通过读取相应档位的刻度系数对波列数据进行幅度校正。
具体刻度过程如下：
1、首先将声波变密度的波列信号进行数字化，目前使用的数字变密度测井仪器具备了该条件；
2、将变密度声波仪器的声波变密度的声系浸泡在标准的刻度筒内，筒内注满水，筒内压力为2Mp，或用频率在20KHz的正弦波信号源代替给仪器的信号采集电路提供一个在最高增益挡不限幅的信号；
3、给变密度声波仪器的声系发送仪器校正命令，变密度声波仪器收到该命令后：
a、初始化，使声波各档的校正系数全部复位为1；
b、采集波列中指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X0；
c.降低一挡，将声波衰减到上一档的40％，采集指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X1；
n
d、计算校正系数，计算公式是：X0(40％)ⁿ/X_n；n＝1-7；X为声波密度；
将声波密度依次衰减到上一档的40％，重复步骤c—d，直到档位降到最低档为止，共计8个档，整个刻度过程完成，将校正系数存入变密度声波仪器的存储器中。
当进行实际测井时，仪器在某档信号幅度合适时，就将该档校正系数定为1，下一档的校正系数就为存储的该档校正系数与上一档校正系数的乘积。把响应的校正系数与采集的波列数据进行相乘，就可以得到经过校正后的准确波列数据。
本发明所述的高精度数字声波变密度刻度方法，使仪器组装调试时仪器刻度精度不再依赖高性能的电阻网络的精确度，而是通过软件计算校正来达到更高得精度，这大大加快了仪器的生产调试速度，便于仪器的规模化生产。
附图说明
图1变密度仪器在标准刻度筒内的结构示意图。
图2变密度仪器方框图。
图3方法流程图。
其中：1变密度声波仪器电子线路、2变密度声系、3发射探头、4温度探头、5接收探头、6标准刻度筒
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参阅图1变密度仪器在标准刻度筒内的结构示意图，其包括电子线路1、变密度声系2、发射探头3、温度探头4、接收探头5和标准刻度筒6组成。刻度筒内注满水，筒内压力达到2Mp，仪器在最高增益挡信号不限幅。
下面结合图3本发明实施例的方法流程图来详细说明本发明在刻度过程和上井过程中的实施方式
刻度过程如下：
1、给仪器加电
2、将声波各档的校正系数全部复位为1；
3、换档；
4、选择仪器最高档(如八档)并使仪器波列信号不限幅，采集波列中指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X0(如2000mV)；
5、设定该档数据为100％；
6、降低一挡(七档)，采集指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X1(如900mV)；
7、用X0的40％除以X1(2000*0.4/900＝0.89)就得到一个校正系数(0.89)并记录；
8、再降低一挡(六档)，采集指定区域中最大值的几个数据，并计算平均值X2(如310mV)；
9、用X0的16％除以X1(2000*0.16/310＝1.03)就得到一个校正系数并记录；
10、以此类推分别计算接下来各档的校正系数并记录，直到最低档为止(如各档的系数分别是八档为1、七档为0.89、六档为1.03、五档为0.76、四档为0.84、三档为1.12、二档为1.08一档为0.98)；
11、将档位变到最高档，作为刻度完成的标志。
当仪器完成刻度过程后就可以进行上井。
上井过程如下：
1、当仪器下井并到达指定位置后，给仪器加电；
2、换档；
3、选择仪器不限幅档(如6档)，采集仪器波列信号并将波列信号各采样点的值乘以该档位的效验系数，就得到了该档位效验后的波列信号(波列信号乘以6档的系数1.03)，并记录；
4、设定该档数据为100％；
5、降低一挡(5档)，采集仪器波列信号并将波列信号各采样点的值乘以该档位的效验系数，就得到了该档位效验后的波列信号(波列信号乘以5档的系数0.76)，并记录，这样我们就得到了相对于6档效验后40％的波列信号
6、降低一挡(4档)，采集仪器波列信号并将波列信号各采样点的值乘以该档位的效验系数，就得到了该档位效验后的波列信号(波列信号乘以4档的系数0.84)，并记录，这样我们就得到了相对于6档效验后16％的波列信号
7、以此类推分别完成仪器下面几档的刻度过程
这样无论仪器的电阻衰减网络的阻值是多大，仪器都可以通过刻度系数将仪器的刻度按照每挡40％的比率衰减。
仪器包括信号采集部分、信号发射部分、A/D采集、温度控制部分和CPU处理等几部分，CPU将发射信号送到调理电路，调理电路将发射信号进行调理后送到声波发射电路，声波发射电路激励发射探头产生声波信号。接收探头接收到发射探头送来的全波列信号后，将信号送到信号调理电路，信号调理电路将声波全波列信号调理后送到A/D采集电路，A/D采集电路将声波全波列信号数字化后送到CPU，CPU将送来的声波全波列信号进行处理。当仪器在井下温度发生变化后，温度探头将井下温度采集后送给CPU，CPU通过温度值调整刻度系数。