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井中瞬变电磁大功率脉冲场源设计

作　者: 张辉
导　师: 王军民
学　校: 长江大学
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 过套管电阻率瞬变电磁 CS5381芯片 GPS FAT32文件系统
分类号: TE327
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

石油和天然气是不可再生资源,是重要的战略物资,直接关系到国家战略安全和人们的日常生活。中国对石油的需求与日俱增,2011年我国石油对外依存度超过56%,根据中国目前已探明油气资源量看,开发油区采收率微小提高所增加的产量收益,将远比投入巨资进行新区勘探的收益大且风险小。开发和利用先进技术进行开发油藏的动态监测,实时了解水驱或气驱油层中油水或油气界面的变化,对指导下一步的勘探开发部署,提高油气田开发的采收率、实现在资源有限的情况下增储上产与稳产挖潜等都有重要意义。到目前为止,尽管已有许多评价储层含油气性的方法,由于油气与地层水电阻率的明显差异,电阻率仍然是判定与评价储层含油气性的主要参数。电阻率与储层孔隙度、孔隙流体性质、饱和度密切相关。自著名的阿尔奇公式提出以来,电法和电磁法一直是定量评价储层含油气性的最为直接和可靠的方法。众多的地面电磁勘探方法中,时间域电磁勘探方法具有分辨率高、抗干扰能力强和生产成本低廉等特点,特别是瞬变电磁法(TEM)对电性层的反映更灵敏,是勘探阶段进行构造的含油气性预测与评价和开发阶段进行油气藏动态监测的首选方法。随着国内油田大多进入开采中后期,为了稳产增产并有效降低勘探开发成本,对现有生产井的剩余油动态监测就显得越来越重要,而过套管电阻率测井能提供直接参考依据,目前我国过套管电阻率测井仪器装备基本靠从国外进口,尚无自主知识产权的过套管电阻率测井仪器装备。本论文提出用瞬变电磁脉冲源过套管测地层电阻率的设计,阐述了过套管电阻率测井大功率瞬变电磁脉冲系统总体设计方案,主要介绍在金属套管内实现低频电磁场激励和弱信号测量,同时给出了过套管电阻率测井微弱信号检测的模拟试验方案,根据套管内的信号可以获得关于地层的电阻率信息,为评价生产井中剩余油分布状态的井中电磁探测方法提供了观测系统。过套管电阻率测井大功率瞬变电磁脉冲系统分为发射系统和接收系统。其中发射系统采用可控硅移相控制交流电给变压器输入端升压,其原理是给大电容器充电,大电容器充满后,断开充电回路与电容器隔开,在恒温晶振引导下通过光控开关使可控硅导通,根据时间域瞬变电磁法(TDEM),通过在套管内放置线圈作为天线发射电磁脉冲信号,重点研究了发射源的电流采集,并用C8051F060单片机编程实现了电流采集。利用对加拿大凤凰公司V8带的电流传感器进行标定,然后用它测发射回路中的电流大小。接收系统采用布置电磁传感器在恰当位置,接收穿透套管经地层作用后的二次涡流电磁场,接收装置采用TI公司TMS320VC5509A芯片和模数转换器CS5381。精确的时间同步,为后期数据处理提供保障。介绍了TI DSP软件开发CCS集成开发环境和系统软件流程,以FAT32文件系统对SD卡进行数据读写和外部程序下载做了详细的设计,用C语言完成了底层模块的编写,该方案测量的难点在于微弱信号检测。通过两年来的摸索,证明该方案的可行性,测试结果充分说明：采用该方式制成的发射机功率大、频率低。通过在套管井中激发和观测电磁场的变化获得套管外井周地层电阻率的分布信息,进而证明评价开发油藏储层中剩余油分布状态的井中电磁探测方法可行。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 本文选题背景和意义  9-10
  1.2 过套管电阻率测井技术概况  10-11
  1.3 瞬变电磁方法  11-13
  1.4 主要研究内容  13-15
第2章过套管电阻率测井原理  15-20
  2.1 套管井中大功率低频电流脉冲的响应特征理论研究  15-18
  2.2 过套管电阻率测井数值模拟  18-20
第3章大功率瞬变电磁脉冲系统总体方案设计  20-34
  3.1 系统总体说明  20-21
  3.2 发射系统  21-29
  3.3 接收系统  29-34
第4章系统的设计与实现  34-50
  4.1 系统硬件架构设计  34-42
  4.2 系统软件设计  42-45
  4.3 DSP程序下载  45-46
  4.4 实验数据  46-50
第5章测试与结果分析  50-51
  5.1 数据处理方法  50
  5.2 小结  50-51
第6章结论  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-55
个人简介  55-56
附件  56-84

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