专利名称：阵列感应成像测井仪的制作方法
技术领域：
涉及领域本实用新型涉及石油工业勘探开发中的地球物理测井领域，可用于测量油井径向剖面的地层电导率，适用淡水泥浆和油基泥浆的油井测量，其结果可用于复杂非均质地层的测井综合解释的阵列感应成像测井仪。
背景技术：
阵列感应成像测井仪是一种阵列化、数字化的测井仪器。是石油测井中的主要勘探仪器之一。经过调研和检索，目前国内还没有任何研制生产阵列感应成像测井仪产品的厂家。国内油田生产上正在使用的普通感应测井仪与该仪器相比，主要存在以下不足普通感应测井仪一次下井采集信息量少，测井效率不高；不能有效地用图象描述地层径向的非均质特性；纵向分辨率低；线圈系制作工艺复杂，调试难度大；由于普通感应测井仪采用的是模拟技术，不能有效的提高仪器动态测量范围，不利于环境校正。国外的同类产品有Schlumberger公司生产的AIT测井仪，由于该产品是80年代末研制的，集成度低，仪器复杂，价格昂贵，维修困难，本实用新型采用新一代的DSP微电子技术，严格的测试工艺，克服了以上不足，与国外现有技术相比，仪器的电路构成和技术工艺方案是完全不同的。
技术内容本实用新型的目的是提供一种能够在油田勘探开发中使用的阵列感应成像测井仪，测量油井径向剖面的地层电导率信息，得到各阵列的地层电导率原始曲线，经环境校正和软件聚焦处理，合成得到具有多种纵向分辨率和不同探测深度的地层电导率曲线，提供地层视电阻率、地层水视电阻率、地层含油饱和度二维剖面成像。
本实用新型是这样实现的包括电缆遥测组件1、扶正棒2、仪器电源单元3、数据采集单元4、前置放大与带通滤波器单元5、线圈系探测器部件6、压力平衡部件7、发射电路单元8、仪器尾冒9，该装置的顶部有电线遥测组件1，电线遥测组件1的底部有扶正棒2，仪器电源单元3、数据采集单元4、前置放大与带通滤波器单元5、线圈系探测器部件6、压力平衡部件7、发射电路单元8依次连接，在装置的底部有仪器尾帽9。
本实用新型还采用如下技术方案仪器电源单元3的电源可以是1组以上，可以是±15V，±5V，±24V电源。
线圈系探测器6由8组以上的3线圈系组成，每个3线圈系由一个发射线圈和2个接收线圈组成。
发射电路单元8在采集逻辑的控制下发射信号到发射线圈，数据采集单元4采用DSP技术，多处理器设计，时分处理多频多阵列的测量信息，DSP相敏检波压缩数据后，送至电缆遥测组件(1)传输到地面，压力平衡部件内腔硅油和线圈系连通。
其数据采集单元4上有总线转换电路10、晶振11、程控增益放大器及A/D转换电路12、18、20、25、有遥测接口电路14、多路选择器A13、主机通讯接口电路15、主DSP处理器16、EPROM22、协DSP处理器17、19、24、发射控制电路23、多路选择器B21、时序控制电路26、辅助多路开关27、辅助A/D转换28、D/A转换29。
发射电路单元8置于仪器的最下端，数据采集单元4采用了DSP控制下的大于64K容量的EPROM储存器22，测井常数及控制软件存储在该EPROM中。数据采集单元4中有温度测量电路，在线圈系内部有Pt系列温度传感器。
本实用新型的优点在于1.1.阵列感应成像测井仪一次下井可以测出各个阵列的地层原始曲线，采集信息量大，测井效率高。
2.2.能够提供地层视电阻率、地层水视电阻率、地层含油饱和度二维剖面成像图，更有效描述地层径向的非均质特性。
3.3.阵列感应成像测井仪线圈系采用阵列化的结构，对于每个基本阵列制作工艺简化，便于直耦信号调试。
4.4.由于采用DSP采集处理技术，有效的提高了仪器动态测量范围，有利于环境校正和提高测量精度。
附图1是阵列感应成像测井仪的总体结构示意图。
附图2是数据采集单元的电路结构示意图。
附图3是本实用新型的主DSP控制处理电路原理简图。
附图4是本实用新型的协DSP数据采集电路原理简图。
附图5是本实用新型的协DSP控制及井下仪器总线接口电路原理简图。
具体实施方案
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明由机械和电子线路两部分组件。附图1是阵列感应成像测井仪的总体结构示意图，图中各部分分别为1-电缆遥测组件、2-扶正棒、3-仪器电源单元、4-数据采集单元、5-前置放大与带通滤波器单元、6-线圈系探测器部件、7-压力平衡部件、8-发射电路单元、9-仪器尾冒。其连接关系是电缆遥测组件在仪器的最上部，扶正棒在仪器的上下各一个，但不能放在仪器线圈系的外边，仪器电源单元在电缆遥测组件的下部，为仪器各部分提供电源，数据采集单元处理来自前置放大与带通滤波器单元输出的信号，前置放大部分与线圈系相连，其下部是压力平衡部件和发射电路单元。
附图2是数据采集单元的电路结构示意图，图中各部分分别为10-总线转换电路，11-晶振，12、18、20、25-分别是程控增益放大器及A/D转换电路，14-遥测接口电路，13-多路选择器A，15-有微机通讯接口电路，16-主DSP处理器，22-EPROM，17、19、24-分别是协DSP处理器，23-发射控制电路，21-多路选择器B，26-时序控制电路，27-辅助多路开关，28-辅助A/D转换，29-D/A转换，图中连线表示其逻辑关系。
为了实现测量和刻度信号的数字滤波处理，对工作在多频多阵列的感应测井仪，采用的新一代DSP芯片技术，能够高速实时处理输入和输出数据，运算速度快，便于实时进行离散付里叶变换DFT数字滤波，相敏检波等算法。图2是DSP数据采集控制硬件结构原理框图，该处理网络是一个实时控制、信号调理、数据采集和数据处理为一体的完整电路单元。在测试过程中，还采用了实时刻度技术。该结构可以实现阵列感应测井的数字相敏检波算法，以提取幅度和相位信息，从而求得阵列感应测井实分量和虚分量的电导率数值。
附图3是主DSP控制处理电路原理简图。该部分由一片主DSP，时钟电路、存储器、地址译码电路和数据缓冲电路、仿真接口电路、看门狗电路所组成。时钟电路由晶振产生16.384MHz的时钟信号，经主DSP倍频后成为系统主时钟。存储器由64K EPROM构成，存放四个DSP的程序，上电或复位后，程序首先由主DSP按BDMA方式自动装入到主DSP，然后主DSP通过协DSP的IDMA口将程序分别装入到各协DSP的程序存储器中。地址译码电路和数据缓冲电路完成主DSP对协DSP的IDMA口的访问控制及协DSP的软件复位工作。
附图4是协DSP1、DSP2和主A/D采集通道。阵列感应八个接收阵列测量信号由四个主A/D采集信道按奇偶分时完成数据采集。每个主A/D采集信道由固定增益级、PGA级、差分放大级和16位A/D转换器组成。一个协DSP控制两个主A/D采集信道，其中PF7-PF0完成对每一信道的测井、刻度、刻零信号的选择与控制，每一信道PGA组合共16档程控。A/D转换器采用16位串行工作模式，采样频率为256K/S，A/D转换器直接与主DSP的串行口连接，易于控制，精度可以满足设计要求。
附图5协DSP3和辅助A/D采集通道。协DSP3的两个串行口分别与一片ADC和一片DAC相联结，来完成产生标准刻度信号(自检信号)和辅助量(如温度、井径、加速度、SP等)的控制与采集。另外，协DSP3的PF5-PF0和FL1、FL0提供温度、SP、标准源等的测量、刻度、测零状态的选择与控制信号。井下仪器总线接口由三条阻抗为56欧姆的信号线组成，用于形成井下遥测短节CTS与各仪器之间的信号连接。这三条线分别为下行信号线DSIGN，上行时钟线UCLK和上行数据/启动信号线UDATE/GO。阵列感应也采用这种通讯方式，其通过主DSP的三个中断IRQ0、IRQ2、IRQE和三个I/O口PF2、PF1、PF0协同完成命令识别和数据回送工作。IRQ0接收从UDATA/GO分离的GO脉冲信号，该中断通过设置PF2来确定UCLK是作为本仪器还是转送给其它仪器。IRQE接DSIGN分离的DCLK时钟，PF0用于接收由DSIGN分离出的地面命令数据，IRQE每产生一次中断，接收一位数据，当32位数据接收完毕，即可进行命令分析，并作出相应反应。IRQ2与用于回传数据的上传时钟UCLK相联结，PF1接UDATA，每接收一个时钟下降沿，IRQ2产生一个中断，中断服务程序将待发送数据的一位由PF1发送，依此直到一帧数据全部发送。这样，利用主DSP的三个中断及三个I/O口就实现了井下仪器总线接口的接收地面命令和回送测井数据的功能。
权利要求1.阵列感应成像测井仪，包括电缆遥测组件(1)、扶正棒(2)、仪器电源单元(3)、数据采集单元(4)、前置放大与带通滤波器单元(5)、线圈系探测器部件(6)、压力平衡部件(7)、发射电路单元(8)、仪器尾冒(9)，其特征在于该装置的顶部有电线遥测组件(1)，电线遥测组件(1)的底部有扶正棒(2)，仪器电源单元(3)、数据采集单元(4)、前置放大与带通滤波器单元(5)、线圈系探测器部件(6)、压力平衡部件(7)、发射电路单元(8)依次连接，在装置的底部有仪器尾帽(9)。
2.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于仪器电源单元(3)的电源可以是1组以上，可以是±15V，±5V，±24V电源。
3.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于线圈系探测器(6)由8组以上的3线圈系组成，每个3线圈系由一个发射线圈和2个接收线圈组成。
4.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于发射电路单元(8)在采集逻辑的控制下发射信号到发射线圈，数据采集单元(4)采用DSP技术，多处理器设计，时分处理多频多阵列的测量信息，DSP相敏检波压缩数据后，送至电缆遥测组件(1)传输到地面，压力平衡部件内腔硅油和线圈系连通。
5.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于数据采集单元(4)上有总线转换电路(10)、晶振(11)、程控增益放大器及A/D转换电路(12)、(18)、(20)、(25)、有遥测接口电路(14)、多路选择器A(13)、主机通讯接口电路(15)、主DSP处理器(16)、EPROM(22)、协DSP处理器(17)、(19)、(24)、发射控制电路(23)、多路选择器B(21)、时序控制电路(26)、辅助多路开关(27)、辅助A/D转换(28)、D/A转换(29)。
6.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于发射电路单元(8)置于仪器的最下端，数据采集单元(4)采用了DSP控制下的大于64K容量的EPROM储存器(22)，测井常数及控制软件存储在该EPROM中。
7.根据权利要求1所述的阵列感应成像测井仪，其特征在于数据采集单元(4)中有温度测量电路，在线圈系内部有Pt系列温度传感器。
专利摘要一种用于测量油井径向剖面的地层电导率，适用淡水泥浆和油基泥浆的油井测量的阵列感应成像测井仪，由仪器电源单元3、数据采集单元4、压力平衡部件7、发射电路单元8等组成，电线遥测组件1的底部有扶正棒2，仪器电源单元3、数据采集单元4、前置放大与带通滤波器单元5、线圈系探测器部件6、压力平衡部件7、发射电路单元8依次连接，能够提供地层视电阻率、地层水视电阻率、地层含油饱和度二维剖面成像图，更有效描述地层径向的非均质特性，线圈系采用阵列化的结构，对于每个基本阵列制作工艺简化，便于直耦信号调试。
文档编号E21B49/00GK2723677SQ200420088068
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月20日 优先权日2004年8月20日
发明者谢树棋, 包德洲, 陈涛, 周军, 陈江浩, 刘湘政, 张群华, 应兆闽 申请人:中国石油天然气集团公司