过钻具多极子阵列声波测井仪主控电路的设计与实现.docx

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1、过钻具多极子阵列声波测井仪主控电路的设计与实现多极子声波测井是一种常用的地球物理测井方法,用于进行地下的储层识别、地层各向异性分析、储层压裂评价等。但国内外各大油田为了提高油气采收效率,开始大量采用大斜井和水平井开采技术,导致常规的电缆多极子阵列声波测井仪器无法进行有效的测量。因此,研究开发一支具有自主知识产权且适用于大斜井和水平井的过钻具多极子阵列声波测井仪具有重要的工程实际意义。本文根据过钻具多极子阵列声波测井仪的工程应用需求,分析了井下主控电路的基本功能和工作模式,提出了基于“FPGA+DSP”结构的井下主控电路设计方案。根据井下声波数据实时存储的需求,采用了

2、基于NandFlash的16GBytes井下数据存储方案。针对主控电路与声波采集条带进行数据传输时对传输速率和抗干扰性能的要求,设计了4路并行传输的LVDS(低电压差分传输)接口。针对读取海量存储的测井数据时间过长的问题,设计了理论通信速率可达60MB/s的USB接口。在主控电路开发完成后,进行了功能、性能测试。测试结果表明,主控电路能够稳定、可靠地控制声波发射模块和声波采集条带按照预定流程完成声波激发、采集、存储和数据读取的工作。本文主要创新点在于:1.高度功能集成。基于“FPGA+DSP”结构,将过钻具测井所需的主控、处理、存储和读取的全部功能设计实现在一块宽度

3、为40mm、长度为300mm的PCB上,满足了过钻具多极子阵列声波测井对主控电路多功能、小型化的要求。2.井下大容量存储。设计并实现了基于NandFlash的井下大容量数据存储器,提供了仪器连续7小时测井数据的存储空间,存储芯片未做特殊封装前工作温度达125℃,封装后工作温度可达160℃,满足了井下存储式多极子阵列声波测井的需求。3.新增设计了USB2.0通信接口。为了缩短仪器上提后在地面读取测井数据的时间,设计并实现了仪器的USB2.0通信接口,其速率达到了20MB/s,相比常规RS-232接口而言,传输速率提高了近1400倍,提高了仪器的工作效率。综上,本文的研

4、究工作根据工程实际需求,设计并实现了井下主控电路,解决了过钻具多极子阵列声波测井仪器的关键技术难题,为过钻具多极子阵列声波测井仪的研制提供了可行的解决方案,对其它存储式测井仪器的研制具有参考价值。