油田测井数据的采集与处理

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【摘要】本文对油田测井数据的采集与处理重要性进行简单描述并提出地层微电阻率扫描测井数据采集与处理系统的方法，其中给出详细的数据模型与实现的方法。

【关键词】油田测井 数据采集 数据处理 地层微电阻率扫描法

1 概论

井周微电阻率扫描成像技术起源于美国，是世上一种比较先进的测量技术，它突破过去传统的测量方式，只能获取井眼周向和井上的信息这种弱点，使用成像测井技术对井下使用阵列传感器扫描测量或者旋转测量，得到井内大量地层信息，在得到信息后对井壁地层进行分析，了解地层细微变化和储层性能，这让高含水油田开发的性能有很大的提升。随着石油勘近代一发，大量石油被开采，要想探明石油资源的难度变得越来越大，需要采集的信息也越来越大，地层微电阻率扫描测井（以下简称MFS）技术在石油勘探开采中起到集大的作用，发展这项技术，对石油开采有集重要的意义。

2 FMS技术的系统设计

2.1 指标与要求

FMS技术可以在地下温度极高的地方进行倾角、快扫、慢扫三种方式进行测量，它有以下的指标数据（表1）：

2.2 系统设计

FMS的技术，要求弱信号采集模块总共有144个通道电扣信号，分6极板，每个极版24个电扣，极板输出的电扣信息通过AD转换数字化，经过DSP对数字相敏松江后把数据发送至主控板，主近代板将传输过来参数存进数据帧相应的位置，在收到遥传的数据请求帧后数据帧经过CAN总线发到遥传短节，再通过主控板DSP完成数据采集与处理系统的CAN通信，实现仪器与高速遥测通信。

3 MFS技术的采集

数据采集部份是由可编程增益、A/D驱动、A/D转换器组成，ADC使用AD公司的AD7671，这套芯片使用SAR结构，精度为16比特，采样率达1MSPS。数据采极与处理系统需要对处理对象范围放大，因此，需要对大小不同的系统进行增益放大，本系统增益功能使用GAIN PROGRAMING系统完成。

3.1 电扣信号的采集

本系统中，电扣系统使用相敏栓波技术，现代测量技术中，要从测量信号中提取某一个周期分量，在很多场合下，信号很小而噪声很大，传统的检测方式一般使用汇波器来压缩带宽，改善信噪比，但是汇波器的检波精度与带宽有很大关系，带宽越宽，检波能力越小，因此满目波器很难实现高质量的提取。旧的传统相敏检波器有电路复杂、功耗高的特点，在乘法器的温度漂移、低通滤波器有限的积分时间与噪音复杂的情况下难以实现高质量的提取工作。新一代的模拟相敏检波技术，克服以往所有的情况，将有用信号与无用信号彻底分离，它充份利用油与气储层有关的信号，具有精度高、性能高、线性度好的特色，而且数字相繁检波器在DSP内部完成，不需要参考信号产生电路，它节约成本，功耗少。

3.2 辅助参数的测量

MFS的测量对像是井下地层电阻率，为了便于测井后地面的解释人员对井下数据的计算与测井仪的工作，需要设置一些辅助参数进行配合。根据微扫仪器功能的需要，采集系统要设置21个辅助参数，其中：测斜参数6个，分别为AX、AY、AZ、FX、FY、FZ；井控参数7个，分别为CAL1、CAL2、CAL3、CAL4、CAL5、CAL6、PF；温度参数2个，分别为T1、T2；Ev、Ei、DCHV；±12V电源；时间字。

在软件方面，可以采用中断形式对辅助参数的测量进行流程，当中断后程序进入循环，先切换通道，然后检测采样是否完成，如果没有完成则启动采样工作，在三种工作模式当中，每帧所有的辅助参数都会被测量2次才上传给地上，倾角模式每10ms、快扫模式每20ms、慢扫模式每40ms提供一次辅助参数，电后信号和辅助参量能做到同步传数，达到精确的加速度校正的效果。

3.3 干扰噪声的抑制

干扰噪声分为两种类型，一种是地线阻抗的干扰，一种是地线回路的干扰，对于这两种干扰，前者可以通过适当的接地方式避免互相干扰的电路系统共用线路，对后者主要是使用各种方法掏回路中的电流。在系统布线中，PCB布线方式也使用将地线设计成地线面网格抑制地线阻抗的干扰。具体实行上，可以在极板输出端与采集输出端之间加入差分放大电路，达到极板的地线与隔离采集系统连接，达到共模噪声去除的目的。

4 MFS技术的处理

4.1 使用CAN线路实线通信设计

在MFS中，把数据采集与系统处理看作一个整体，它既要进行井下的数据采样工作，又要实与遥传的通信与数据传输工作，通过遥传对地面系统进行通迅，获取地面的指令后将数据传回地面系通，而系统处理的工作，是使用CAN总线进行实现。CAN总线具有结构简单，只需要CAN_H、CAN_L两根导线就可以实现；使用小型控制单元与插孔，达到节省系统空间的效果；总线的线之间干扰小；可以保证的传输距离长，在数据传输高达1Mbit/S时可以达到40米的传输距离兼容性好，价格低廉的特色。

4.2 通信接口设计

M F S的这套采集与处理系统使用ADSP21992自带的SPORT同步串行接口在主DSP与从DSP之间实现通讯的效果，SPORT口的DR引脚接收串行数据，DT引脚发送串行数据，收发数据可以同时进行，同实编成，达到全双工操作的实现。

4.3 低功耗电路的实现

要达到电路设计中的降低功耗效果，可以从硬件与软件两个方面着手：

（1）硬件

使用高温节能的集成芯片；在保证电路性能的前提下，降低电源工作的电压；在保证一定精度和可靠性的前提下简化电路减少元器件。

（2）如果软件可以实现硬件的效果则用软件实现；使用微处理器自带的电源管理功能；使用中断等方法减少耗电；在应用中使用软件的手段解决达到减少耗能的效果。

总结，这套油田测井数据的采集与处理工作，以微电阻率扫描成测井的原理出发，结合微电阻率扫描成像的系统构成形式，这套系统可以对整个仪器动作与测量模式进行选择，产生激励的信号，对144道微扫信号与20个辅助参量信号进行采集工作，完成与遥传短节的通信并且对数据进行打包上传，这套系统在油田测井中进行实践也得到令人满意的效果。

参考文献

[1] 鞠晓东.我国石油测井装备研发现状与发展的思考[J].石油仪器，2001（15）

[2] 贾文玉，田素月.成像测井技术与应用[M].北京：石油工业出版社，2000