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偶极子阵列声波测井仪的实现及相关检测算法研究

作　者: 晏磊
导　师: 邵高平；陆利忠
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 偶极子阵列声波测井仪电缆遥测系统首播检测多采样率
分类号: P631.83
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 184次
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内容摘要

随着我国石油勘探开发的进展，简单油层已逐渐开采完毕，勘探的对象也日趋复杂，对测井技术和仪器设备提出了更高的要求；同时国外测井集团公司为确保其对测井市场的垄断，在该类测井仪器和技术的出口上进行了严格的封锁；随着我国SL-6000型高分辨率多任务测井地面系统的研制成功，也迫切需要一批数字化测井仪器与之相配套，以提高国产仪器的市场竞争力。为此本教研室受中石化测井技术研究中心的委托开发具有自生知识产权的井下仪器——偶极子阵列声波测井仪。本文所做的主要工作如下：首先在原理样机的基础上，为了使阵列声波测井仪能够在恶劣的井下环境中稳定可靠的工作，采取了相应的改进措施；同时为兼容国产6000型地面系统和引进的5700型地面系统，对井下仪与地面系统的通信协议、数据格式及参数含义进行了整合，以满足WTS通信协议的要求。经现场联测进行验证，完全满足5700地面系统的要求。现有的首波检测方法测量误差比较大，甚至会因检测错误产生首波跳跃的现象。本文利用阵列信号的相关性和时频信号处理实现了对声波首波的检测。仿真结果表明：与利用噪声门限检测首波的方法进行比较，本文所设计的办法其结果更趋于合理。针对实际测井过程中，不同测井模式所采用的采样频率不同，本文采用多采样率信号处理的方法：利用统一的采样频率进行过采样，再通过抽取获取所期望的采集频率。这样设计一方面简化了系统的硬件设计，提高信号信噪比，增强了系统的通用性；另一方面对测井数据进行了抽样率压缩提高了传输效率。地面系统通过插值处理恢复原始信号，处理出满足测量精度要求的资料。最后在分析确定了与地面系统通信的协议、数据格式及参数含义的基础上，实现整支仪器的软件设计和编程，包括各个模块所完成的功能、各模块之间的通信等等。成功实现了与Atlas5700型地面系统进行联调，联调结果表明系统通信正常、工作可靠。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-9
表目录  9-10
图目录  10-12
第一章绪论  12-16
  1.1 背景及意义  12-13
  1.2 偶极子阵列声波测井仪的介绍  13-14
  1.3 论文的主要研究内容及章节安排  14-16
    1.3.1 论文的主要研究内容  14-15
    1.3.2 论文的章节安排  15-16
第二章声波测井的基本原理以及系统的设计概述  16-28
  2.1 声波测井的基本原理  16-20
    2.1.1 声波速度测井  16-19
    2.1.2 声波幅度测井  19
    2.1.3 长源距声波全波列测井  19-20
  2.2 系统的设计概述  20-24
    2.2.1 阵列声波测井仪的组成与描述  20-21
    2.2.2 阵列声波测井仪主控制模块的描述  21-23
    2.2.3 阵列声波测井仪采集模块的描述  23
    2.2.4 阵列声波测井仪的工作过程  23-24
  2.3 阵列声波测井仪器的低功耗设计  24-27
    2.3.1 元器件的选择  25
    2.3.2 系统的低功耗设计  25-27
  2.4 小节  27-28
第三章阵列声波测井系统数据传输协议的分析与确定  28-37
  3.1 电缆遥测系统的介绍  28-30
    3.1.1 测井电缆特性  28-29
    3.1.2 WTS接口  29-30
    3.1.3 曼彻斯特码  30
  3.2 测井系统通信的建立  30-36
    3.2.1 下行通信的研究与建立  31-33
    3.2.2 上行通信的研究与建立  33-35
    3.2.3 井下仪器模块间的通信  35-36
  3.3 小结  36-37
第四章阵列声波测井的首波检测  37-44
  4.1 时域声波首波检测的相关技术  37-41
    4.1.1 检测门限设定  37-38
    4.1.2 全局检测和跟踪监测  38-39
    4.1.3 利用相关性进行校正  39-41
  4.2 时频变换在声波首波检测中的应用  41-43
    4.2.1 时频变换在声波首波检测中的方法原理  42
    4.2.2 声波信号的短时傅立叶变换  42-43
  4.3 小节  43-44
第五章多抽样率数字声波信号处理在测井中的应用  44-52
  5.1 信号采集过程中过采样技术的运用  44-46
    5.1.1 过采样降低对模拟抗混叠滤波器的限制  44-45
    5.1.2 采样提高信噪比  45-46
  5.2 采集电路采样速率的确定  46-47
  5.3 对采集的信号进行整数倍的抽取  47-49
    5.3.1 抽取的时域解释  47-48
    5.3.2 抽取的频域解释  48-49
  5.4 对采集信号进行内插方面的处理  49-51
    5.4.1 内插的时域解释  49
    5.4.2 内插的频域解释  49-51
  5.5 小结  51-52
第六章系统软件部分及系统功能调试  52-62
  6.1 系统软件设计  52-58
    6.1.1 系统实时性的研究  52
    6.1.2 系统整体软件设计  52-53
    6.1.3 主控模块控制采集软件设计  53-57
    6.1.4 对采集模块的改动  57-58
  6.2 系统功能测试  58-61
    6.2.1 各模块的调试  58-59
    6.2.2 各模块之间的调试  59-60
    6.2.3 整体系统的联调  60-61
  6.3 小节  61-62
结束语  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-66
作者在学期间取得的学术成果  66

偶极子阵列声波测井仪的实现及相关检测算法研究

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