一种随钻方位电磁波测井仪发射电路设计

随钻方位电磁波仪器常见为多频、多组天线设计,仪器通过分时发射不同频率的电磁波信号并接收回波,根据回波信号的幅值和相位信息来推算地层信息。在仪器工作过程中,电磁波发射电路是仪器关键的组成部分,直接影响仪器性能。基于数字频率直接合成技术设计了一种随钻方位电磁波仪器发射电路,发射出的正弦波信号频率、相位、幅度均可通过改变程序来控制调整,具有输出信号频率、相位分辨率高、幅度易调整、信号稳定、功耗低等特点。详细介绍了发射电路中DDS信号产生电路、滤波电路、数模调幅电路、功率驱动电路等重要组成部分,经试验结果证明该设计方案可行,能够满足随钻方位电磁波仪器功能需求。

基于随钻电磁波仪器的欠采样DPSD设计与实现

随钻电磁波电阻率测井仪器工作需要从高频微弱的接收信号中获取幅度比和相位差信息,但受硬件器件采样速度、精度及成本等方面限制。为此提出一种欠采样数字相敏检波直接采样的方法,结合数字相敏检波优秀的微弱信号提取能力和欠采样对硬件器件采样频率的低要求来实现高频微弱信号幅度比和相位差的提取。经过仿真计算验证了该方法可以准确的获取信号地幅度和相位,通过添加噪声来模拟实际电路,仿真结果显示该方法可有效抑制噪声,且随采样时间的增加获取的信号精度也越高。最后基于FPGA搭建软硬件电路实现了用约110kHz的采样频率获取2MHz和400kHz电磁波信号的幅值比和相位差,试验误差低于1%,满足随钻电磁波仪器的设计需求。

基于井下仪器的工频噪声去除电路温度特性研究

为了减小井下仪器自然电位测井时50 Hz工频噪声对测量信号的影响,采用不同滤波电路对工频噪声进行滤除,经过实验测试和对比,提出一种用于地面和井下自然电位工频去噪的方法和电路。首先利用巴特沃斯低通滤波电路的方法,采用不同芯片进行对比测试和加温试验,继续优化的工频滤波电路,经过测试和加温实验,能够很好的满足160℃温度范围内减小自然电位工频噪声的测井需求。结果表明该电路和方法能够很好地减小自然电位信号中的工频噪声,可以适用于所有电法仪器(侧向类仪器、激发极化类仪器等)具有地面回路电极的工频滤波需求。

基于DSP的井下仪器幅值提取技术研究应用

研究幅值提取理论和井下测井仪器幅值提取需求,聚焦测井仪器最为关注的测速和精度,对井下仪器数字处理芯片DSP进行幅值提取编程,并烧写程序进行不同幅值提取技术运算速度和计算精度测试对比,给出数字相敏检波和FFT幅值提取算法在DSP中的运行速度和精度测试结果,结果显示在DSP中数字相敏检波运行速度比FFT处理速度快5~9倍,幅值提取精度也高于FFT,继续分析FFT幅值提取技术在井下测井仪器混频信号中的应用优势,展望了井下仪器幅值提取技术在可编程器件DSP和FPGA中的发展趋势和影响因素。文章从幅值提取技术和仪器需求出发,为后续测井仪器研发提供幅值提取技术选取参考,也为继续优化井下仪器幅值提取技术提供了数据支撑。

侧向仪器主屏流比和剩余电位电路测量理论算法研究

研究硬聚焦侧向仪器主屏流比和剩余电位对测井结果的影响,聚焦主屏流比和剩余电位的电路简化测量方法,借助正演方法对仪器主屏流测量电路模型进行简化,搭建主电流测试电路和屏流测量电路,并给出理论计算方法和结果分析,结果显示该方法能够在基于电路简化模型基础上给出主屏流比和剩余电位测试结果,该测试结果可以在一定程度上校正仪器正演模型的误差。继续分析该方法在主聚焦电路参数测试中的应用优势,能够对方位阵列侧向不同方位主电流测量的参数进行量化对比,保证仪器方位上的一致性,也为继续优化主聚焦电路提供了数据支撑。

电磁波电阻率随钻测井仪

文章分析了电磁波电阻率随钻测井仪国内外研究应用现状,提出研发电磁波电阻率随钻测井仪的必要性和紧迫性。根据电磁波电阻率随钻测井仪的测量原理和设计指标,确定总体设计方案,从电磁波电阻率方法、天线设计、机械结构、电子电路等方面开展研究和设计。利用三维有限元方法对随钻电磁波测井进行数值模拟研究,对仪器结构、探测特性,以及钻铤机械结构布局、天线结构、穿线孔结构等进行优化设计;针对如何提取高频微弱接收信号的衰减幅度和相位差信息,进行电路详细设计。仪器现场试验显示,测井曲线一致性和重复性较好,能够满足地质导向和地层解释评价的需要。

随钻方位电磁波成像快速反演算法研究及应用

传统电磁波仪器只能测量地层电阻率,为弥补传统电磁波仪器方位探测能力的不足,研制了随钻方位电磁波成像测井仪。随钻方位电磁波成像测井仪能够探测距离井眼10 m以内的储层边界,为了快速高效地测出边界位置以及计算仪器与边界之间的探边距离,研发了一种在主动地质导向中进行地层边界预测的快速反演算法。快速反演算法的计算速度参考地面数据采集软件所需的最快速度,反演参数的地质约束也内置于反演过程中,采取4个方面的措施来实现计算效率。现场应用表明,快速反演算法可获取轨迹上方和下方的地层电阻率剖面,以及储层的岩性和流体类型信息。快速反演算法能够通过正确映射井筒周围的储层边界,根据倒置的窗帘图和其他测量结果优化钻井轨迹,实现主动的地质导向,满足测井需求。