专利名称：一种井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置的制作方法
技术领域：
本发明属于随钻测井数据处理技术领域，更为具体地讲，涉及一种适合在高温恶劣环境中工作的井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置。
背景技术：
石油工业随钻测井LWD (Logging While Drilling)是近年来迅速崛起的先进测井技术，它集钻井技术、测井技术、油藏描述等多学科为一体，在钻井的同时完成测井作业，减少了井场钻机占用时间。此外，由于地层暴露时间短，测井时间是在轻微侵入甚至没有侵入的情况下，避免了电缆测井中的泥饼影响，更接近地层的真实情况。在某些特殊的地质环境下，例如松软地层或者高压地层，随钻测井是唯一可选的测井施工方法。据国外资料统计，海上钻井作业中使用LWD的比例高达95%，每年测井服务产值已经占到整个测井行业产值的25%以上。随钻测井技术的应用范围已从海上钻井逐步向内陆钻井扩展，国内测井界专家经过评估之后均认为随钻测井技术是21世纪初中国油气关键技术之一。随钻测井是在钻井的过程中进行地层岩石物理参数的测量，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。由于目前数据传输技术的限制，除了少量测量结果被实时传送到地面外，大量的随钻声波数据存储在井下仪器的存储器中，起钻后导出。一旦随钻声波数据丢失或损坏，测井工作就失败。因此，需要一种安全稳定的大容量随钻声波测井数据实时存储装置，为井下的随钻声波测井数据的存储提供可靠的保障。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置，以实现安全稳定的大容量随钻声波测井数据的存储，以确保测井工作的成功。为实现以上目的，本发明井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置，其特征在于，包括:井下主控模块、RS485接口、存储装置控制模块以及多片Flash存储器；下井开始工作之前，在存储装置控制模块控制下，首先对每片Flash存储器进行擦除；然后以块为单位进行自检即写入特定数据，读出该写入的特定数据进行对比，如果读出的特定数据与写入的特定数据不同，则将该块确定为“坏的”，用I表示并记录到坏块信息记录表中对应块位置，如果相同，则记录为“好的”，用O表示并记录到坏块信息记录表中对应块位置；对每片Flash存储器的每个块都进行自检，将自检后的坏块信息记录表存储到存储装置控制模块中并将所有Flash存储器擦除；在每次进行随钻声波测井数据采集存储时，在存储装置控制模块控制下，进行存储定位:依据多片Flash存储器构成的存储空间的中间地址为界划分为两个区域，读取中间地址的数据判断下一次查询的方向，若该地址未写入随钻声波测井数据即所有位均为I则继续往前半区查询，否则向后半区查询，反复此过程直到定位到最靠前的空闲地址，然后储装置控制模块将最靠前的空闲地址通过RS485接口发送给井下主控模块；井下主控模块先将最靠前的空闲地址分为片选信号和写入地址，然后将采集的随钻声波测井数据加上写使能指令、写入指令以及写入地址构成的数据头，形成随钻声波测井数据流，随钻声波测井数据流再加上片选信号和时钟信号通过RS485总线发送到RS485接口，再通过RS485接口发送到存储装置控制模块；存储装置控制模块对接收随钻声波测井数据流进行解析，首先根据解析出的片选信号和写入地址，在坏块信息记录表中，查询对应块是否为“坏块”，如果是，则将写入地址修改为下一个不是“坏块”的块起始地址，否则，不修改，然后根据片选信号选择相应的Flash存储器，依据时钟信号，将后续的写使能指令、写入指令、写入地址以及随钻声波测井数据送入Flash存储器，将随钻声波测井数据存入相应的Flash存储器中，其中，在写满一个块后，存储装置控制模块将写入地址更新到下一个不是“坏块”的块起始地址继续将随钻声波测井数据存入相应的Flash存储器中，直到该次随钻声波测井数据采集结束。本发明的目的是这样实现的:本发明井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置采用了多片非易失的FLASH存储器进行随钻声波测井数据的存储，以保证数十小时井下连续测井工作的存储容量，在下井开始工作之前，进行存储器自检得到坏块信息记录表并存入存储装置控制模块中，在进行随钻声波测井数据存储时，查询坏块信息记录表，如果写入地址对应的块是“坏的”，则转到下一个块进行存储，为随钻声波测井数据提供了安全稳定的存储空间。此外，为存储装置稳定可靠，采用二分查询法在每次采集前对存储空间进行查询，查询到没有存储随钻声波测井数据的区域，并从其中最靠前的空闲地址开始进行下一次随钻声波测井数据存储，这样不仅能有效地使用整个存储空间，避免了数据覆盖或漏掉空闲的存储区域，还能平均对各个芯片的访问，减少芯片损坏的可能性。
图1是本发明井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置一种具体实施方式
的原理图；图2是本发明中存储定位一种具体实施方式
流程图；图3是本发明中DSP即井下主控模块发送数据流的一种具体实施格式；图4是存储随钻声波测井数据一种具体实施方式
的流程图；图5是本发明随钻声波测井数据的压缩以及解压缩具体实施流程图；图6是正交调制原理图；图7是抽取器抽值原理图；图8是插值器插值原理图；图9是正交解调原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。图1是本发明井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置一种具体实施方式
的原理图。在本实施例中，如图1所示，本发明井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置包括井下主控模块1、RS485接口 2、存储装置控制模块3以及16片Flash存储器4。由于LWD系统需在高温高压的井下环境工作，一次工作时间较长，为了保证存储装置的稳定性，在本实施例中选用的是军品级的器件构成各个模块以满足高温需求。其中，井下主控模块I为DSP芯片构成，完成对采集的随钻声波测井数据的处理。在本实施例中，Flash存储器4采用存储芯片M25P64，其工作原理如下:写入一个字节需写使能(WREN)和写入(PP)指令，采用这两个指令实现单页存储。对于某个单字节空间的操作，在使用PP指令之前需要对其擦除。擦除操作可通过单块擦除指令(SE)和整片擦除指令(BE)来完成，擦除之前需要先执行WREN指令。存储芯片M25P64有128个块，每个块包括256页，每页存储128个字。当片选信号被拉低，在时钟信号的第一个下降沿开始采样数据输入信号。每个指令序列都是以单字节指令代码开头，紧接着是地址或数据。在读取数据和读状态寄存器时，数据输出序列紧随输入指令序列。当数据输出序列的所有数据位都输出后，片选信号置为高电平。在执行页面数据写入、单块擦除、整块擦除、写状态寄存器、写使能和写无效时，片选信号必须在一个字节内置为高电平，否则指令不执行。在写状态寄存器周期、数据写入周期或擦除周期，忽略任何对存储空间的访问，且不会对这些周期产生影响。表2为存储芯片M25P64指令表。
权利要求
1.一种井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置，其特征在于，包括:井下主控模块、RS485接口、存储装置控制模块以及多片Flash存储器； 下井开始工作之前，在存储装置控制模块控制下，首先对每片Flash存储器进行擦除；然后以块为单位进行自检即写入特定数据，读出该写入的特定数据进行对比，如果读出的特定数据与写入的特定数据不同，则将该块确定为“坏的”，用I表示并记录到坏块信息记录表中对应块位置，如果相同，则记录为“好的”，用O表示并记录到坏块信息记录表中对应块位置；对每片Flash存储器的每个块都进行自检，将自检后的坏块信息记录表存储到存储装置控制模块中并将所有Flash存储器擦除； 在每次进行随钻声波测井数据采集存储是，在存储装置控制模块控制下，依据多片Flash存储器构成的存储空间的中间地址为界划分为两个区域，读取中间地址的数据判断下一次查询的方向，若该地址未写入随钻声波测井数据即所有位均为I则继续往前半区查询，否则向后半区查询，反复此过程直到定位到最靠前的空闲地址，然后储装置控制模块将最靠前的空闲地址通过RS485接口发送给井下主控模块；井下主控模块先将最靠前的空闲地址分为片选信号和写入地址，然后将采集的随钻声波测井数据加上写使能指令、写入指令以及写入地址构成的数据头，形成随钻声波测井数据流，随钻声波测井数据流再加上片选信号和时钟信号通过RS485总线发送到RS485接口，再通过RS485接口发送到存储装置控制模块；存储装置控制模块对接收随钻声波测井数据流进行解析，首先根据解析出的片选信号和写入地址，在坏块信息记录表中，查询对应块是否为“坏块”，如果是，则将写入地址修改为下一个不是“坏块”的块起始地址，否则，不修改，然后根据片选信号选择相应的Flash存储器，依据时钟信号，将后续的写使能指令、写入指令、写入地址以及随钻声波测井数据送入Flash存储器，将随钻声波测井数据存入相应的Flash存储器中，其中，在写满一个块后，存储装置控制模块将写入地址更新到下一个不是“坏块”的块起始地址继续将随钻声波测井数据存入相应的Flash存储器中，直到该次随钻声波测井数据采集结束。
2.根据权利要求1所述的实时存储装置，其特征在于，所述存储定位为:先进行Flash存储器片地址定位，再进行块地址定位，最后进行页地址定位。其中片地址和块地址采用二分查找法进行定位，页地址采用顺序查找法； 片地址或块地址定位的过程为: 步骤STl、通过起始地址S和终止地址E求得中间地址M，然后读取中间地址第I页开始5个字的数据； 步骤ST2、判断读取的5个字的数据是否全为OxFFFF，即所有位均为I ;如果不是，则进行步骤ST3即往后查找，如果是，则进行步骤ST5即往前查找； 步骤ST3、判断终止地址E-1是否等于中间地址M，如果不等于，则将中间地址M赋值给起始地址S，返回步骤STl，继续查找；如果等于，则进行步骤ST4 ； 步骤ST4、读取中间地址M第241页开始5个字的数据，判断是否全为OxFFFF，即所有位均为1，如果不是，空闲地址为终止地址E的第I页，结束查找；如果是则空闲地址所在片或块地址为中间地址M，结束查找； 步骤ST5、判断中间地址M是否等于起始地址S，如果是，则空闲地址所在片或块地址为中间地址M，结束查找；如果不等于，则中间地址M=M-1,并读取中间地址M第I页开始5个字的数据，进入步骤ST6;步骤ST6、判断读取的5个字的数据是否全为OxFFFF，如果是，则将中间地址M赋值给终止地址E，返回步骤ST1，继续查找；如果不是，则进行步骤ST7 ； 步骤ST7、读取中间地址M第241页开始5个字的数据，判断是否全为OxFFFF，即所有位均为1，如果不是，则空闲地址所在片或块地址为中间地址M+1，如果是空闲地址所在片或块地址为中间地址M ； 如果片地址定位，则初始地址为第I片Flash存储器的片地址，终止地址为最后一片Flash存储器的片地址；如果是块地址定位，则初始地址为空闲地址所在片地址所对应Flash存储器的第一个块的地址，终止地址为空闲地址所在片所对应Flash存储器的最后一个块的地址； 所述的存储方式为:一次数据的存储需要10页的存储容量，一个块存储25次即使用前250页，后6页不使用，因此在定位时读取的数据为整10页数据的前5个字的数据。
3.根据权利要求1所述的实时存储装置，其特征在于，所述井下主控模块I先将采集的随钻声波测井数据进行压缩，然后再发送给存储装置控制模块，并存储到相应的Flash存储器中，压缩包括带通滤波器预处理、正交调制、抗混叠低通滤波、抽值；压缩后的随钻声波测井数据存储到相应的 Flash存储器4中。
全文摘要
本发明公开了一种井下大容量随钻声波测井数据实时存储装置，采用了多片非易失的FLASH存储器进行随钻声波测井数据的存储，以保证数十小时井下连续测井工作的存储容量，在下井开始工作之前，进行存储器自检得到坏块信息记录表并存入存储装置控制模块中，在存储时查询坏块信息记录表，如果写入地址对应的块是“坏的”，则转到下一个块进行存储，为随钻声波测井数据提供了安全稳定的存储空间。采用二分查询法在每次采集前对存储空间进行查询，其中最靠前的空闲地址开始进行下一次随钻声波测井数据存储，这样不仅能有效地使用整个存储空间，避免了数据覆盖或漏掉空闲的存储区域，还能平均对各个芯片的访问，减少芯片损坏的可能性。
文档编号G06F17/40GK103198166SQ20131013150
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月16日 优先权日2013年4月16日
发明者张伟, 师奕兵, 周龙甫, 康师源, 李金刚, 张伟杰, 袁文涛, 冯飞 申请人:电子科技大学