井下仪器can总线分析与接口实现

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1、第一章绪论第一章绪论1．1研究的目的和意义在石油测井中，井下测井仪器测井时数据传输速率直接决定着测井的效率和实时性，是很重要的环节之一。而数据是通过总线来传输的，因此研究总线通讯对于石油测井有着十分重要的意义。常规井下仪器总线接口电路以斯伦贝谢的CTS系统(CableTelemetrySystem，即电缆遥传系统)中DTB(DataTransferBus，即数据传输总线)总线为代表，它通过3根导线与DTB总线连接，分别为下行指令信号线(DSIG)、上传时钟线(UCLK)和上传数据／启动(UDATA／GO)线。下行指令信号线携带地面发出激发命令和传送指令。上传时钟线负责把井下仪器的数据选通

2、到上传数据／启动线上去。上传数据／启动线负责发出启动脉冲，通知测井仪器作好传送数据的准备和上传数据。DTB总线传送位速率为100Kbps。DTB总线对于数控测井系统、国产小数控测井系统以及生产测井系统采集数据量较小，可以满足通讯需要，但对于成像测井系统，如阵列感应测井仪器，它具有3个频率，8个子阵列【l】，同时测量实部和虚部信号，采集的数据量大，DTB总线远远不能满足传输要求。为了满足成像测井仪器数据通讯的需要，本文应用了位速率可达IMbps的CAN总线技术。测井仪器通讯接口应用CAN总线的意义在于满足成像测井仪器大数据通讯的实时性和可靠性的特征需要。本文需要提高总线传输速率和抗干扰性能

3、，另外为了满足成套仪器总长度的需要，需要提高总线高速时的传输距离。1．2井下测井仪器总线现状1．2．1测井仪器发展现状地球物理测井(简称测井)是一门应用物理学的方法原理，采用电子仪器观测钻井内信息的技术学科。地球物理测井问世后，石油工业界便发现其不仅是油气勘探的技术手段，而且还可以在油气开发中发挥重要作用，并逐步形成了勘探测井和开发测井两个主要的分支。本论文所研究的仪器总线接口，主要是针对在石油开发中的应用。所以这里将重点论述石油开发测井。石油开发测井指油气井完井及其后整个生产过程中，应用地球物理方法对井下流体流动状态、井身结构技术状态和油层性质变化情况所进行的观测【2l，其主要目的是监

4、视和分析油气层的生产状态及开发动态。石油开发测井起源于20世纪30年代，最初只是用井下记录温度计探测井内的流体流动异常。在40年代，井下记录压力计、流量计加上温度计，称作生产测井仪器。到了50年代，发展成为组合生产测井仪，温度计、压力计和流量计可以组合成一支仪器西安石油大学硕士学位论文下井测量，在地面记录和显示测量值，并发展了电容持水率测井和磁测井方法。60年代和70年代，声测井和核测井相继引入开发测井之中，大大丰富了测井方法，扩大了应用范畴，开发测井构成了相对完整的体系。80年代和90年代，随着信息技术进步和应用，测井数据采集、存储、处理、解释技术都发生了革命性变化，开发测井不仅相继实

5、现了数字记录和数控测量，并跨进了成像测井技术阶段。与常规测井技术相比，成像测井对复杂油气藏具有更强的适应能力。其测井项目包括微电阻率扫描成像测井、阵列感应、阵列侧向测井、井周声波成像测井、多极子阵列声波测井、核磁共振测井等【3】。成像测井仪器的共同特点是变单点测量为阵列测量，以适应复杂储层非均质的需要；变分散项目的测量为高精度组合测量，以适应质量和效率的需要。成像仪器的测量数据阵列化和组合化的发展，要求与其配套的设备也有相应的发展，比如井下仪器总线接口。常规仪器的DTB总线已不能满足传输要求，而CAN总线的高数据吞吐率不仅可以满足成像仪器数据传输的需求，而且可以提高成像测井的实时性能。1

6、．2．2井下仪器总线现状国外测井技术领先者是斯仑贝谢、哈里伯顿、贝克休斯三大测井公司。这三大公司发展的突出特点是在技术上规模化和一体化，以服务队伍规模化支持研发的高投入，通过研究、开发和服务一体化的体制，形成了技术和市场的良性循环。另外，这三家公司都从长远战略上考虑，发展了自主的成套测井装备。并且近两年来，新方法、新仪器不断推出，成套装备也日臻完善，测井技术不断提升。俄罗斯的测井仪器尽管在总体水平上和西方相比还有差距，但在某些局部领域却很有特点，如简单实用。而且，从硬件到软件都自成系统。斯仑贝谢、哈里伯顿、贝克休斯三大测井公司对作业需求量大的常规测井系列进行了系统集成，改进了仪器传感器设

7、计，优化了电子线路和机械设计，大大缩短了组合仪器串长度，增强了仪器稳定性，提高了测量准确度，降低了不确定度，一次下井可以完成所有常规测井数据的采集，提高了测井作业的时效。目前市场主导产品是斯仑贝谢公司的MAXIS．500系统、贝克阿特拉斯公司的ECLIPS．5700系统及哈里伯顿公司的EXCELL．2000系统。同时为了满足一些特殊的测井需求，以斯伦贝谢DTS系统的高速井下仪器总线接口电路为代表，它基于点到点与信息转发特性设计，传输