隨著科技發(fā)展,對油氣資源的需求越來越多,國內(nèi)外開始大量進行水平井、大斜度井的勘探和開發(fā)。在這種復(fù)雜地層,隨鉆測井比電纜測井更具有適應(yīng)性優(yōu)勢。近年來,隨鉆測井在油氣探測領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越重要的作用,甚至有替代電纜測井的趨勢。隨鉆多極子聲波測井儀主控系統(tǒng)設(shè)計是我國大型油氣田及煤層氣開發(fā)專項“隨鉆多極子電路關(guān)鍵技術(shù)研究”的子課題,由中海油田服務(wù)有限公司-電子科技大學(xué)電法測井聯(lián)合實驗室自主研發(fā),其目的是設(shè)計一套擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、達到世界先進水平的隨鉆多極子聲波測井儀主控系統(tǒng)。隨鉆多極子聲波測井儀主控系統(tǒng)能夠完成對聲波信號的采集、處理、存儲以及儀器的整體控制等基本功能,同時能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)通信穩(wěn)定,升級維護方便,數(shù)據(jù)運算高效等關(guān)鍵功能。本文根據(jù)課題提出的要求,主要完成了三方面的功能設(shè)計:第一,為控制聲波發(fā)射、采集的同步協(xié)調(diào)進行,需要將各系統(tǒng)掛接在同一總線上保證實時性,雖然保證了整個系統(tǒng)的同步性和實時性,但是也帶來了數(shù)據(jù)沖突的問題。針對通信系統(tǒng)共用總線上發(fā)生數(shù)據(jù)沖突的問題,采用了地址位多處理器通信方案,從設(shè)計原理上杜絕了數(shù)據(jù)沖突的可能性,保障了系統(tǒng)的通信穩(wěn)定性;第二,考慮到儀器的工作環(huán)境,要能夠?qū)崿F(xiàn)通... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全波列聲波波形圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2-6主控系統(tǒng)電路設(shè)計框圖2.2.2地址位多處理器通信設(shè)計隨鉆多極子聲波測井儀電路系統(tǒng)以主控系統(tǒng)為核心，主控系統(tǒng)直接與采集系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、地面中控系統(tǒng)和Port口進行通信。其中發(fā)射系統(tǒng)工作之后，井下采集系統(tǒng)需要立刻開始采集數(shù)據(jù)，所以主控系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)應(yīng)該掛接在同一個總線上保證實時性。主控系統(tǒng)為主機，以廣播的形式下發(fā)指令，采集系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)根據(jù)不同的指令地址響應(yīng)命令指令。隨鉆多極子聲波測井儀井下主控系統(tǒng)與四塊采集控制板和發(fā)射系統(tǒng)共用總線，雖然保證了整個系統(tǒng)的同步性和實時性，但是也帶來了數(shù)據(jù)沖突的問題。當(dāng)其中一塊采集板向主控系統(tǒng)發(fā)送采集數(shù)據(jù)時，另外三塊采集板和發(fā)射系統(tǒng)同時都在接收并檢驗這部分數(shù)據(jù)，雖然可以用地址、長度和定時器等常規(guī)軟件手段來鑒別數(shù)據(jù)有效性，但是由于系統(tǒng)長時間工作需要傳輸大量數(shù)據(jù)，再小概率的數(shù)據(jù)沖突都有可能發(fā)生，導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常。所以需要一種更安全、可靠的通信方案設(shè)計來保證整個井下電路系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。相比于軟件規(guī)避手段來減小數(shù)據(jù)沖突發(fā)生概率，采用地址位多處理器通信設(shè)計在原理上可以杜絕數(shù)據(jù)沖突的發(fā)生，而且還精簡了主控系統(tǒng)程序設(shè)計，使系統(tǒng)通信程序更容易維護。2.2.3遠程在線升級設(shè)計由于隨鉆多極子聲波測井儀電路的密閉性和工作環(huán)境的特殊性，不能利用傳統(tǒng)JTAG燒寫方式現(xiàn)場進行程序的更新升級。

第二章隨鉆多極子聲波測井儀主控系統(tǒng)概述13隨鉆多極子聲波測井儀需要跟隨鉆頭井下作業(yè)，不僅要在150度高溫下正常工作，而且還要能承受高強度的震動。為使電路系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作，所有的電路板需要被加固在骨架上。因此，井下電路系統(tǒng)在完成布線和置板后，需要用特種高溫膠固定。在灌膠工作完成后，除非電路板發(fā)生故障，否則其不會被拆出。在這種情況下，JTAG升級方法不可齲為保障設(shè)備的可維護性，需要通過井下電路與地面系統(tǒng)的通信線來完成程序更新和升級。遠程在線升級設(shè)計利用地面系統(tǒng)的Port口向井下主控系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)文件，由井下主控系統(tǒng)自行分析并提取有效數(shù)據(jù)，進行自我更新。遠程升級基本結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。相對于傳統(tǒng)JTAG升級方式，這種技術(shù)使作業(yè)人員更加方便、快捷的實現(xiàn)軟件更新和維護。圖2-7遠程升級系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2.4時差算法移植及代碼優(yōu)化井下時差提取是隨鉆多極子聲波測井儀的一個重要功能，時差數(shù)據(jù)為隨鉆作業(yè)提供重要地層參數(shù)，要求在工作流程中能夠高效準確地運行時差提取算法。隨鉆過程中主控系統(tǒng)與地面系統(tǒng)間通信距離長，干擾源多，其通信數(shù)據(jù)量很小，只進行少量數(shù)據(jù)上傳。所以，無法將采集到的聲波數(shù)據(jù)實時傳給地面系統(tǒng)，再由地面系統(tǒng)通過PC進行時差提齲但是，隨鉆測井需要根據(jù)測井關(guān)鍵數(shù)據(jù)提供地層信息，為鉆井作業(yè)提供方向。因此，主控系統(tǒng)需要在井下完成時差提取并實時上傳地面系統(tǒng)。因為STC算法是在PC端VC環(huán)境下完成編寫和驗證的，而井下主控系統(tǒng)平臺是MCU（DSP芯片），在內(nèi)存分配、代碼編譯、軟硬件資源上兩個平臺之間存在巨大的差異，所以需要將STC算法從PC端移植到井下MCU。

【參考文獻】：
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本文編號：2952288