一种数字式感应测井仪器.pdf

一种数字式感应测井仪器包括感应测井系统、数字球形聚焦测井系统、地面控制系统，以及与地面控制系统相连接的通信系统，地面控制系统包括A/D转换器，与A/D转换器相连接的FPGA，与FPGA相连接的DSP；地面控制系统还包括电源电路；通信系统的输入端与DSP相连接；通信系统的输出端还设置有上位机；该仪器还包括与FPGA输出端相连接的波形发生器以及多路切换电路；感应测井系统包括线圈系和感应系统电路；线圈系包括感应发射线圈和感应接收线圈。本实用新型解决了现有测井仪器在长期的使用过程中分辨率低，分层能力差、以及测量结果不准确的技术问题。具有成本低，测量精度高等优点。

1、  一种数字式感应测井仪器包括感应测井系统、数字球形聚焦测井系统、地面控制系统，以及与地面控制系统相连接的通信系统，所述地面控制系统包括A/D转换器，与A/D转换器相连接的FPGA，与FPGA相连接的DSP；所述地面控制系统还包括电源电路；所述通信系统的输入端与DSP相连接；所述通信系统的输出端还设置有上位机；该仪器还包括与FPGA输出端相连接的波形发生器以及多路切换电路；
其特征在于：
所述感应测井系统包括线圈系和感应系统电路；
所述线圈系包括感应发射线圈和感应接收线圈。

2.  根据权利要求1所述的数字式感应测井仪器，
其特征在于：
所述感应系统电路包括感应发射电路、感应接收电路、感应前置放大电路以及感应放大电路；
所述数字球形聚焦测井系统包括电极系和聚焦系统电路；
所述聚焦系统电路包括聚焦发射电路、聚焦接收电路和聚焦放大电路。
所述感应发射电路、感应发射电路、感应前置放大电路、感应放大电路、感应接收电路、聚焦接收电路以及聚焦放大电路的输入端与电源电路相连接；
所述感应发射线圈与感应发射电路的输入端相连接；
所述感应接收线圈与感应接收电路的输入端相连接；
所述感应接收电路、聚焦接收电路的输出端与多路切换电路的输入端相连接；
所述多路切换电路的输出端与前置放大电路的输入端相连接。

3.  根据权利要求1或2所述的数字式感应测井仪器，
所述电极系为聚焦电极；
所述聚焦电极包括第一聚焦电极与第二聚焦电极；
所述第一聚焦电极与聚焦发射电路的输入端相连接；
所述第二聚焦电极与聚焦接收电路的输入端相连接。

4、  根据权利要求3所述的数字式感应测井仪器，其特征在于：
所述电极系以主电极A0为中心，分别对称依次设置有屏蔽电极A1、测量电极M0、监督电极M1、M2和回流电极B。

5、  根据权利要求4所述的数字式感应测井仪器，其特征在于：
所述电极系镶嵌在绝缘套筒上且不闭合。

6、  根据权利要求5所述的数字式感应测井仪器，其特征在于：
所述电极系的绝缘套筒设置于在线圈系的外部。

7、  根据权利要求6所述的数字式感应测井仪器，其特征在于：
所述绝缘套筒材料为为玻璃钢材料。

8、  根据权利要求7所述的数字式感应测井仪器，其特征在于：
所述线圈系为中心抽头式。

一种数字式感应测井仪器
技术领域
本实用新型涉及油田进行测井作业时所使用的一种测井仪器，尤其是涉及一种数字式感应测井仪器。
背景技术
感应测井可直接测量出与油气资源密切相关的电阻率，是每口井的必测项目，而且多与侧向测井进行组合测量。但这种仪器的研制和开发难度很大，所以我国各油田目前普遍使用的仍然是上个世纪80年代仿制成功的双感应一八侧向测井仪，在长期的使用过程中，其分辨率低，分层能力差，纵向分辨率与径向探测深度具有局限性，测井结果有许多有用的地质信息没有体现出来，同时测量结果易受环境影响、与地层真实电阻率相差也较大。
实用新型内容
本实用新型为解决现有测井仪器在长期的使用过程中分辨率低，分层能力差、以及测量结果不准确的技术问题，提供一种与现行测井装备的机械、电器接口的兼容性高的数字式高分辨率感应测井仪器。
本实用新型的技术解决方案是：
一种数字式感应测井仪器包括感应测井系统、数字球形聚焦测井系统、地面控制系统，以及与地面控制系统相连接的通信系统，所述地面控制系统包括A/D转换器，与A/D转换器相连接的FPGA，与FPGA相连接的DSP；所述地面控制系统还包括电源电路；所述通信系统的输入端与DSP相连接；所述通信系统的输出端还设置有上位机；该仪器还包括与FPGA输出端相连接的波形发生器以及多路切换电路；所述感应测井系统包括线圈系和感应系统电路；所述线圈系包括感应发射线圈和感应接收线圈。
上述感应系统电路包括感应发射电路、感应接收电路、感应前置放大电路以及感应放大电路；
上述数字球形聚焦测井系统包括电极系和聚焦系统电路；
上述聚焦系统电路包括聚焦发射电路、聚焦接收电路和聚焦放大电路。
上述感应发射电路、感应发射电路、感应前置放大电路、感应放大电路、感应接收电路、聚焦接收电路以及聚焦放大电路的输入端与电源电路相连接；
上述感应发射线圈与感应发射电路的输入端相连接；
上述感应接收线圈与感应接收电路的输入端相连接；
上述感应接收电路、聚焦接收电路的输出端与多路切换电路的输入端相连接；
上述多路切换电路的输出端与前置放大电路的输入端相连接。
上述电极系为聚焦电极；
上述聚焦电极包括第一聚焦电极与第二聚焦电极；
上述第一聚焦电极与聚焦发射电路的输入端相连接；
上述第二聚焦电极与聚焦接收电路的输入端相连接。
上述电极系以主电极A0为中心，分别对称依次设置有屏蔽电极A1、测量电极M0、监督电极M1、M2和回流电极B。
上述电极系镶嵌在绝缘套筒上且不闭合。
上述电极系的绝缘套筒设置于在线圈系的外部。
上述绝缘套筒材料为为玻璃钢材料。
上述线圈系为中心抽头式。
本实用新型具有以下优点：
1.遵循油田现行测井仪器的接口规范，保证了所设计的新型仪器与现行测井装备的机械、电器接口的兼容性，减少新型调配仪器推广过程中的费用。
2.将DSP、FPGA、高速高精度A/D、D/A等先进的技术应用到新研制的测井仪器中，提高了仪器的精度和井下的处理能力，减少了数据的传输量，提高了测井效率的测井质量。
附图说明
图1为本实用新型硬件原理框图；
图2为本实用新型感应测井系统框图；
图3为本实用新型数字球形聚焦测井系统框图；
图4为本实用新型井下和地面仪器的通信系统框图。
具体实施方式：
具体结构如下：
参见图1：
数字式高分辨率感应测井仪器将实现发射、接收、放大、采集、处理、上传等主要功能，其包括感应测井系统、数字球形聚焦测井系统、地面控制系统，以及与地面控制系统相连接的通信系统，所述地面控制系统包括A/D转换器，与A/D转换器相连接的FPGA，与FPGA相连接的DSP；所述地面控制系统还包括电源电路；所述通信系统的输入端与DSP相连接；所述通信系统的输出端还设置有上位机；该仪器还包括与FPGA输出端相连接的波形发生器以及多路切换电路；感应测井系统包括线圈系和感应系统电路；线圈系包括感应发射线圈，以及感应接收线圈。感应系统电路包括：感应发射电路、感应接收电路、感应前置放大电路以及感应放大电路；数字球形聚焦测井系统包括：电极系以及聚焦系统电路。聚焦系统电路包括聚焦发射电路、聚焦接收电路和聚焦放大电路；感应发射电路、感应发射电路、感应前置放大电路、感应放大电路、感应接收电路、聚焦接收电路以及聚焦放大电路的输入端与电源电路相连接；感应发射线圈与感应发射电路的输入端相连接；感应接收线圈与感应接收电路的输入端相连接；感应接收电路、聚焦接收电路的输出端与多路切换电路的输入端相连接；电极系为聚焦电极，聚焦电极包括第一聚焦电极和第一聚焦电极；第一聚焦电极与聚焦发射电路的输入端相连接；第二聚焦电极与聚焦接收电路的输入端相连接；多路切换电路的输出端与前置放大电路的输入端相连接。电极系以主电极A0为中心，分别对称依次设置有屏蔽电极A1、测量电极M0、监督电极M1、M2和回流电极B；电极系是镶嵌在绝缘套筒上且不闭合。电极系的绝缘套筒设置于在线圈系的外部。绝缘套筒材料为为玻璃钢材料。线圈系为中心抽头式。其中波形发生器电路、状态控制电路、数据采集与处理电路和通信电路专门放在保温筒中以保证电路的稳定工作。
参见图2：
波形发生器产生的20KHz正弦波经过滤波网络和前置放大后，从变压器初级线圈输出后送给发射线圈发射，FPGA产生的A5控制线控制模拟开关使深、中交替发射；同时从变压器的次级取出刻度信号。接收线圈接收到的信号首先送到模拟部分进行前置放大，然后再进行A/D转换，转换的数据送到DSP进行相敏检波和归一化处理后在固定位置存储，等待上传；DSP接收到传输数据的命令后，将数据送到FPGA进行并/串转换，由井下通信接口上传到地面。
参见图3：
波形发生器产生的1.25KHz正弦波经过滤波网络和前置放大后，在FPGA产生的A5控制线下通过电极系为主电极A0与回路B电极之间发射一个测量电流Im，为主电极A0与屏蔽电极A1之间发射一个聚焦电流Ib，同时产生聚焦刻度信号。聚焦接收电路接收信号包括电极M1、M2之间的电位M12V，电极M0与电极M1、M2中点之间的电位M0V，测量电流Im、聚焦电流Ib、刻度信号CAL和零信号ZERO，这五个信号在状态控制线A4、A6、A7的控制下由模拟开关切换变成A、B、C、D四个通道所需的信号，且这些信号全部是差分信号。这些信号经过聚焦放大电路进行放大后进行A/D转换，转换的数据送到DSP进行相敏检波和归一化处理后在固定位置存储，等待上传；DSP接收到传输数据的命令后，将数据送到FPGA进行并/串转换，由井下通信接口上传到地面。
参见图4：
计算机发出的命令在地面经过编码电路转变成曼彻斯特码形式并通过电缆传到井下，在井下首先由HD-15530进行解码变成二进制串行数据传给FPGA，FPGA根据约定的协议响应命令。如果是传输数据命令，就给DSP的中断2发送中断信号。DSP响应中断，把数据通过并口送到FPGA进行并/串转换，然后再送给HD-15530进行编码，编码好的数据通过电缆传到地面接口电路，接口电路先进行解码，然后再传给计算机进行地面数据处理。