声波测井（共10篇）
声波测井 篇1
声波测井仪器最开始出现大概是在1950年之后在国外开始的, 而其发展是在近几十年才有了较大突破, 并先后出现了声幅测井、声波速度测井、声波电视测井、三维体积扫描测井、长源距声波全波列测井、偶极子及多极子横波测井及80年代中期出现的陈列声波测井仪。其中前三种仪器分别用来水泥胶结质量的检验、井剖面声波纵波速度倒数的测量、井壁上裂缝和孔洞分布情况直观图的呈现;而三维体积扫描测井仪是在声波电视测井仪出现的基础上发展起来的;偶极子及多极子横波测井可用于解决软地层中横波勘探问题;陈列声波测井仪能综合测量井径、长源距声系、井眼补偿声系等, 并重视管波的记录。
1 水泥胶结声波测井仪的发展
声波测井最原始、最传统的应用领域即固井后的水泥胶结评价。20世纪50年代水泥胶结质量的检验采用了单发单收的声幅测井仪, 到了六七十年代后逐渐发展为水泥胶结/变密度测井仪 (CBL/VDL) , 采用单发双收声系。两种仪器的原理都是将在套管中沿井轴方向传播的套管波及其后续波的幅度逐一记录下来。它们都具有测井工艺快速简单、解释评价技术较快速简单并能准确判断套管外有无水泥胶结、估判套管外水泥抗压强度等, 但对套管外空间方位上的水泥分布及水泥环和第二界面 (底层见面) 上的胶结状况无法进行评价且受发射和接收探头间距离的限制纵向分辨率较低, 通常在1m以上。
为了提高水泥胶结评价的分辨率, 国外在60年代末70年代初发展了结合地面超声探伤技术和井下声波电视测井技术的水泥胶结评价测井 (CRT或SET) , 然而虽然这类仪器可识判套管外水泥分布的空间方位, 并提高水泥胶结测井纵向分比率至厘米级, 但它对识判地层界面和水泥环的胶结是定性的, 且不能保证在任何情况下都能对二界面上的声波反射信号进行记录和识判, 因而不能保证地层界面的胶结情况评价工作在整个目的层段都能进行, 并只能作业于井液密度较低的井中。随后原苏联在80年代末生产了一种1m源距、0.5m间距且20k Hz声学探头中心频率的单发双收声系的MAK-2型声波测井仪。该仪器功能与C B L型仪器差不多, 但纵向分辨率比CBL高, 通常为0.5m。目前, 俄罗斯还在使用该类仪器并采用散射伽马测井发进行水泥胶结评价。到80年代末90年代初, 西方阿特拉斯公司发展了既能对沿井轴方向传播的套管波进行记录, 又能对套管外空间方位上水泥的分布特征进行识判的SBT型水泥胶结测井仪。这种仪器是在呈铰链状扇形分布的极板上且靠套管内壁处安装12个声学探头 (每个声学探头的中心频率均为100k Hz的) , 用于测量套管中沿螺旋线方向传播的套管波。该仪器的工作频率为100k Hz, 比CBL高很多, 所以在套管外水泥分布的非均质性方面有较高的分辨率。且由于声系呈铰链状扇形分布, 因此该仪器能较好地识判套管外水泥在空间方位上的分布情况, 如能发现径向方位上45°的串槽及定量评价径向方位上90°以上的串槽。为保证仪器接收的首波为套管波, 该仪器的声系采用了较小源距, 即发射探头和接收探头的距离小于临界距离。与CBL仪器相比, SBT仪器的纵向分辨率要高很多, 在没有水泥胶结的层段可识别纵向上0.3m的串槽, 且可定量评价0.4m以上的纵向串槽。SBT仪器的高频声波信号是不会随泥浆吸收的越多而衰减, 这主要是因为声学探头的安装位置是贴靠在套管内壁而造成的。SBT型水泥胶结测井仪可用于直径在114~406mm的套管井中。
90年代初期我国西安石油勘探仪器总厂自主研制出一套1m源距、0.5m间距、20k Hz中心频率的声学探头的QGZ-A型全波固井质量测井仪, 该仪器是一个综合测井仪器, 集自然伽马、磁定位测井仪和声波测井仪为一身, 可与83系列相配套。其中声波测井仪采用了双发双收声系。该仪器的工作原理是采用数字形式记录套管波首波及后续波的幅度, 经地面处理后将显示出一个变密度图, 该密度图是由套管波首波幅度随深度变化的曲线及后续波幅度处理得出的。
由于CET型仪器对二界面胶结状况的评价存在不确定性, 以及国内有相当一部分井由于胶结不好而难以检测的, 为解决这种不确定性, 同时考虑到二界面上的反射信号的主频会受到水泥环对声波信号的吸收而低于井下生源的主频, 90年代中期, 国内先后研制出超声固井质量检测仪 (UCT) 和声波全面检查固井质量测井仪 (CBET) 。UCT型和CBET型仪器都能对套管外面各声学界面上的反射信号进行数据记录, 并能识别频域上对主频值较低的地层界面上的反射信号, 进而使得仪器对地层界面胶结状况的评价更为准确、可靠。这两种仪器是基于CET仪器发展起来的, 且在识别和解释二界面信号方面目前国内外还是属于先进水平。然而这两种仪器在应用时会受到一定程度的限制, 如只能在清水或密度低、泥浆含量少、固相颗粒尺寸小井液的井中方可测量。
2 水泥胶结声波测井仪未来的发展方向
综合以上关于固井水泥胶结测井仪器的检查功能的发展来说, 目前水泥胶结声波测井仪未来的发展主要有3个方向, 即套管外水泥在径向方位上空间分布的识判、纵向分辨率的提高、地层界面胶结状况的检查。国外发展的CET或SET在对套管外水泥在径向方位上空间分布的识判功能是成功的, 但在检查地层界面胶结状况方面效果不好且对井液有一定要求。QGZ-A型全波固井质量测井仪是一个仅为数字记录功能的仪器, 在设计上不具有先进性。而我们国内研制的UCT型和CBET型仪器的设计思路比较先进, 能解决套管外水泥在径向方位上空间分布的识判、纵向分辨率的提高、地层界面胶结状况的检查三方面问题, 但却存在技术不成熟及对井液要求相当高、功能还不够完善等缺点, 因而目前在市场上的使用率还不高。因此, 综合上述各种仪器的性能指标, SBT型仪器是同类设备中功能较完善、应用效果较好且较可靠的仪器。
3 结论
目前, 国内普遍使用CBL/VDL型仪器用于检查水泥胶结质量, 而这种仪器的功能随着时代的发展逐渐落伍。行业对用于水泥胶结质量检查的声波测井仪器的要求主要是能有较高的分辨能力, 纵向分辨能力最好能达到0.5m以下;能识别二界面的胶结状况且能在密度较大的普通泥浆中测井, 因而, 今后应着重水泥胶结声波测井仪的发展方向, 多发共同研制出一套功能完善、应用效果及可靠性好的声波测井仪器。
摘要：本文着重介绍了国内外用于评价固井后水泥胶结质量的水泥胶结声波测井仪器的发展、性能和水平, 同时, 简要探讨了国内外水泥胶结声波测井仪器未来的发展方向。
关键词：水泥胶结声波测井仪,二界面,CET,发展
参考文献
霍树义等, 水泥胶结评价测井仪的应用, 石油仪器, 1992霍树义等, 水泥胶结评价测井仪的应用, 石油仪器, 1992
乔贺堂, 水泥胶结质量及水泥环厚度评价, 国外测井技术, 1997乔贺堂, 水泥胶结质量及水泥环厚度评价, 国外测井技术, 1997
声波测井 篇2
基于小波变换的偶极声波测井横波首波的提取
在利用首波波至提取偶极声波测井横波时差的方法中,横波首波的准确提取显得非常重要,关系到时差提取的准确度.但是在实际声波信号中尤其是慢速地层中测得的信号,纵波和横波幅度比值曲线的不确定会对横波首波的提取产生影响,使得横波首波的提取存在一定的难度.在此提出基于信号奇异性检测理论、阈值去噪、小波变换模极大值原理相结合的提取偶极声波测井横波首波波至的新方法,对声波信号进行小波变换,寻找小波变换系数的局部极大值点,利用阈值去噪和奇异性检测理论消除噪声和纵波在整个信号中的影响,最后根据模极大值原理的`交替投影算法重构保留的横波信号.应用此方法能够很好地消除在提取横波首波波至过程中纵波和噪声的影响.实际资料处理结果表明,该方法可以在慢速地层中很好地检测出横波首波的波至.
作 者：宋t 谌海云 陈科贵 刘小红 彭利果 郑琦怡 作者单位：宋t,谌海云,刘小红,彭利果,郑琦怡(西南石油大学电子信息工程学院,四川,成都,610500)陈科贵(西南石油大学资源与环境学院,四川,成都,610500)
刊 名：石油天然气学报 PKU英文刊名：JOURNAL OF OIL AND GAS TECHNOLOGY 年，卷(期)： 30(5) 分类号：P631.84 关键词：偶极声波测井 小波变换 阈值去噪 模极大值原理 横波首波提取声波测井 篇3
[关键词]BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪;发射;增益选择;周波跳跃 源距
LOGIQ系列是HALLIBURTON公司生产的系列测井仪器，是近几年，国内各大油田广泛使用的测井系统之一。它全兼容了EXCELL2000系列仪器，整个系统利用率大大提高。但在常规声波测井中的，却暴露出BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪的声波信号弱，无法有效显示地层信息的问题。针对这个问题，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪对其进行了升级改造。
国产BCAS-I井眼补偿阵列声波測井仪对声系和电路都进行了改进。本文将从发射、电源、接收等方面进行阐述。
发射上，由于原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪为双发五收（发射部件分别为TX1和TX2，接收部件分别为RX1～RX5）单极阵列补偿声波（图1），供电200VDC，每个发射部件采用单个磁致伸缩换能器发射工作，如果发射能量太大，将造成瞬间电流拉偏严重，影响其它部分供电，所以制约了仪器的发射功率的提高和改进。国产BCSA-I阵列声波测井仪，采用压电陶瓷换能器为发射部件主要组成部分，该种换能器，购置成本低，发射电流拉偏小。同时，为了提高信号能量大小，用两个换能器一起发射，并前后换能器进行延迟处理，信号叠加，实现聚能发射。而声系总体分布结构、仪器零长及测量点并不会受到影响。
更改的发射电路，采用电源模块供电，给储能电容充电，由触发信号选择MOS管导通，使储能电容放电。为了防止高压器件损坏而导致直流高压直接对数字芯片或集成电路造成损害，电路中加入隔离线圈，将高低压进行隔离（图2）。
图1 BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪外形示意图
图2 国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪发射示意图
电源上，为了维修使用上的方便，摒弃了原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪的电源模块，采用国产直流高压和低压电源模块。为了解决电源模块本身振荡造成的纹波干扰问题和发射电路能量增强造成的基线干扰问题，采用阻容滤波的方法（图3），将干扰降低到系统允许范围以内。
信号接收上，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪保留了原仪器的MAU板和INC板，用作通讯和数字信号处理，更改了信号前放板。由于BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪是双发五收的声系结构，源距不同，会造成五个接收换能器接收到的声波信号，按与发射换能器的距离减小。具体信号大小关系，如下：当TX1发射时，RX1>RX2>RX3>RX4>RX5;当TX2发射时，RX5>RX4>RX3>RX2>RX1。信号的大小差距太大，容易造成数字增益选择失当，顾此失彼，进而造成部分信号太小，不容易被地面系统采集，造成测井曲线的“跳尖”失真。为了解决这个问题，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪在前放电路中加入了增益选择电路，当TX1发射的时候，增益RX5>RX4>RX3>RX2>RX1，当TX2发射的时候，增益RX1>RX2>RX3>RX4>RX5。以其中一路为例，如图4，由CONTR信号的高低电平，来选通U20芯片中的OUT_C或OUT_D信号的导通，进而控制U7A的反馈电阻R101和R67的选择，电阻的变化，导致放大增益的变化。
图4 增益选择电路
改进后的BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪，在国内某油田进行了13寸井眼的CBL测井，仪器的重复性比较好，如图5对比。与国外的仪器进行声速测井对比，曲线比原仪器的曲线有明显改善，如图7和图8，图中画圈的位置，为原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪测声速时，由于源距远的接收换能器接收到的信号比较小，导致地面抓波不好，形成周波跳跃，测井曲线中显示为时差偏大。
油田的实际上井试验说明，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪对原仪器在性能上有了一定的提高，弥补了原BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪测井尤其是不规则井眼时，时差不准，容易周波跳跃，出现“跳尖”的问题。由于国内各大油田都有引进HALLIBURTON公司的LOGIQ系列产品，处于成本和性能上的考虑，国产BCAS-I井眼补偿阵列声波测井仪都是一个很好的选择和替代者，其将拥有良好的市场前景。
参考文献
[1]BCAS Borehole Compensated Array Sonic Field Operations Manual 2003.9.
分析声波变密度测井技术的应用 篇4
声波变密度测井技术由三大部分组成, 分别是磁定位、自然伽马仪以及声波变密度仪, 该技术可以帮助操作人员下一次井就能够将这三大部分的数据检测出来, 并绘制成组合曲线。而声波发射器将声音通过泥浆传入到套管, 从而形成了套管波。而套管波就会利用最短路径来传播, 并再次射入到泥浆中。负责接收声波的接收器会将第一波声波的幅度经过电子线路将其转化为电压值记录下来。在井下的时候可以通过超声成像测井仪把井内的情况直接成像出来, 操作人员就可以很直观的了解到哪里有裂缝, 哪里有溶洞等等, 还能够对一些套管进行检测, 查看它们是否被腐蚀, 被变形。该仪器在实际测井应用中取得了非常大的成功, 各项测井数据资料都被有效收集。
我国有远探测声波反射成像测井技术, 该技术在我国得到广泛应用, 它是将井外地层中的辐射波作为入射波, 对井旁的裂缝以及小构造通过声波来进行了解。再利用探测仪器将所有的声波信号接收到, 这样就让操作人员仿佛有了千里眼、顺风耳一样, 各种数据统统了解。因此远探测声波反射成像测井技术具备了方便、快速、时效性高、性能卓越等特征。目前我国较为多见的测井系统有5700测井系统, 该系统可以和远探测声波反射成像测井技术一起使用, 这样就可以将原本的测井深度从短短的3米扩大到10米, 而源距离则可以不改变, 这是其他测井方法所无法相提并论的。远探测声波反射成像测井技术在我国首次被使用是在2009年, 是对塔里木中的油田进行检测, 利用该技术发现井壁储层在没有发育的情况下形成了井旁裂缝性储层, 而发现的该油被高度认可并使用在高产工业中。这次测井的应用取得很好的成果, 因此在之后的应用多被多次使用, 同样也取得很好成果, 发现很多优质油, 受到广大油田用户的喜爱与信任。
2 分析应用声波变密度测井技术的重要意义
通过以上概述, 对声波变密度测井技术应该有了一定的认识, 了解到该技术在石油天然气开采中应用广泛, 它可以帮助企业对地层中存在的各项数据进行随时收集分析, 还能够将所收集到的数据进行分析后应用到实际开采当中, 比如钻头工作时的运行轨迹, 及时调整以确保其顺着目标方向进行钻进, 该技术可以在十分复杂的油井下获得井内的全部资料, 还能够对油田下的油进行评断, 看其价值如何。由此可见, 声波变密度测井技术在油田开采中十分重要, 意义重大。
3 声波变密度测井的应用
3.1 检查固井质量
3.1.1 套管外无水泥的情况。
套管处于这种情况的时候, 对声波的反射能力特别的好, 而且由于地波比较弱甚至是没有, 所以带来的影响很少, 变密度的相线基本上没有什么差别, 分布很平均, 而得出的数据中固井声幅是高幅值且套管的接箍显著。
3.1.2 水泥、套管与地层胶结不错的情况。
出现这种情况主要是由于套管与水泥之间的区别不大, 声波传播到地层后, 造成套管波的波幅比较弱, 而地层波则较强的情形, 得出的固井声幅与上述相比为低幅值。
3.1.3 第三种情况与第二种是呈现相反的结果, 但是最终的固井声幅却与第二种情况得出的结果一样是低幅值。
该情况产生的声波不是从套管界面中反射出去, 而是从水泥环中进入, 而水泥环会给声波带来很大影响, 将声波能量降低, 因此传播到地层时的声波能量就比较小, 造成套管波和地层波一样的弱。
3.1.4 水泥和套管胶结的结果一般。
处于这种情况的套管会把绝大部分的声波给重新反射回去, 最终只有一小部分的声波能力能够传播到地层, 给套管波和地层波都带来一定的幅度。
3.2 提高试油质量与施工效率, 从而提升对油田的开发程度。
窜槽现象会影响最终的试油结果, 因此在对试油、射孔制定层段时要有效规避该现象, 减少其带来的影响造成的经济损失, 特别是油田生产上的损失。并且收集到的资料数据中明确了解地层中储层的性质, 根据各项数据对储层性质做出科学合理的评价, 这样对未来油田开发能够起到积极有效的作用。经过不断的尝试与研究, 声波变密度测井技术已经被广泛应用在各种井中, 比如生产井、侧钻井、水平井等等。
4 经济效益分析
研发声波变密度测井技术从根本上讲的目标就是希望能够提高经济效益。而该技术所富含的技术水平十分高, 对各种出现的问题能够有效解决, 所以解决问题的能力十分高。另外, 使用该技术还能够促进施工效率的提升, 将原本较长的施工周期在一定程度上缩短, 让投资方能够在较短时间内看到投资效果。而被被投资方的施工单位来说, 施工效率提升就将劳动强度减弱, 从而令劳动成本降低, 让经济效益变得更加显著。
参考文献
[1]夏播.声波变密度测井技术的应用探析[J].技术研究.
[2]付冰.声波变密度测井技术的应用研究[J].中国新技术新产品, 2012, (21) :18.
[3]邱广军.声波变密度测井技术及其应用[J].内蒙古石油化工, 2010.8 (1) :102-103.
声波测井 篇5
MAK-II声波和СГДТ-НВ水泥密度-套管壁厚度（简称伽马密度）组合测井仪是从俄罗斯引进的。
MAK-II声波和伽马密度固井质量评价系统是针对俄罗斯MAK-II声波和伽马密度测井仪编制的，集数据采集、数据处理、解释评价为一体的测井解释评价系统。其中包括测井、格式转换、数据查看、校深、波形校正、解释评价、原始数据及解释成果打印等。输出成果为一、二界面的水泥胶结情况的评价结果以及套管与地层间环空中充填介质的密度、套管壁的厚度、套管偏心率等。
该评价系统的运行环境是：硬件－586以上的IBM-PC兼容机、彩色显示器；软件－MS-DOS6.0以上版本操作系统，中文操作系统
MAK-II声波测井仪采用单发双收声系，发射探头是磁致伸缩探头，接收探头是压电陶瓷探头。耐温可达120 ℃，耐压80 MPa，外径有73mm和100mm两种，测速为1000m/h。该仪器一次下井可同时记录变密度、首波到达R1的时间、波到达R2的时间、首波时差、R1记录的首波衰减、R2记录的首波衰减、首波的衰减系数等曲线。通过解释分析，可以评价一、二界面胶结情况。
СГДТ-НВ伽马密度测井仪的发射探头选用137Cs伽玛源，源强为240毫居里。密度探头由沿周向排列的6个小探头构成。其耐温可达120 ℃，耐压60 MPa，外径100mm，测速600m/h。适用于在套管壁厚度小于15 mm，固井用水泥密度在1.0~2.0 g/cm3之间的井中测量。
测井时，仪器在套管内居中，伽玛源向周围介质发射0.662Mev的伽玛射线，射线与套管内介质、套管、水泥环以及地层中的物质发生康普顿散射、瑞利散射和光电吸收等作用，各接收探头接收经过散射的能量下降的射线，从而可得到套管壁厚计数曲线、6条密度计数曲线、综合密度计数曲线及自然伽玛计数等曲线。再通过计算，可以得到充填介质平均密度、套管壁厚度及套管偏心率曲线。
通常，在利用MAK-II声波评价固井质量的基础上，参照伽马密度处理结果来给出固井质量及管柱技术状况的综合评价结果。这样可以很好的解决常规固井检查方法中在界面胶结不好的情况下不能判别井下固井情况的问题。该套仪器主要功能及优点如下： •评价水泥胶结质量。
•可以确定自由套管、水泥返高及混浆带。•确定环空充填介质的密度。•区分水泥缺失与微间隙。
•确定套管壁厚度并以此作为套管原始档案，为今后套管腐蚀检测提供依据。
随钻声波测井数据存储技术研究 篇6
2009年2月13日收到在随钻声波测井中,受传输速率限制,除了少量处理结果被实时传送到地面外,大量处理结果和原始波形数据被存储在仪器内存中。在钻井过程中,为了保证随钻声波测量分辨率,需要每隔几秒钟进行一次测量。在施工过程中随钻声波测井仪为间歇工作方式,每次测量循环中,处理结果通常有几十个字节,原始波形的数据量则以千字节计,因此需要采用大容量非易失FLASH存储器进行测井数据存储。本文介绍了用于随钻声波测井数据存储的NAND FLASH芯片,并介绍了存储系统接口电路设计方法、随钻声波数据存储方式及存储流程。
1 存储器件选择
NAND FLASH和NOR FLASH是目前最常用的两种非易失闪存芯片。NOR FLASH为并行结构,传输效率高,但写入和擦除速度较低,存储器结构及引脚信号定义方式难以解决存储容量增加的矛盾,存储容量的增加使系统连线复杂且可靠性降低。NAND FLASH为串行结构,数据线与地址线复用为8 条I/O线, 另外还分别提供了命令控制信号线,命令、地址和数据信息均通过8 条I/O 线传输,因此,NAND FLASH存储器不会因为存储容量的增加而增加引脚数目,便于系统设计和产品升级。
通过以上分析和比较,NAND FLASH具有写入速度较快、容量大、功耗低、体积小、接口简单等方面的优点,更适合于随钻声波测井大容量数据存储需要,因此本设计选用了三星公司的2G bit NAND FLASH芯片K9F2G08U0M,引脚功能如表1所示[1]。
K9F2G080M的主要特点如下:
(1) 电源电压为2.7～3.6 V;
(2) 读、写、擦除操作电流15 mA,待机电流10 μA;
(3) 读时间80 ns,页编程时间200 μs,块擦除时间2 ms;
(4) 存储单元阵列为(256M+8192)×8 bit,数据寄存器和缓冲存储器均为(2K+64)×8 bit;
(5) 按页读2 Kbyte/页,按页编程(2K+64) byte,按块擦除(128K+4K) byte;
(6) 具有指令/地址/数据复用的I/O口;
(7) 命令寄存器操作,写控制器能自动控制所有编程和擦除操作;
(8) 芯片可100 K次编程/擦除,数据可保存10年不丢失。
2 接口电路设计
数据存储系统接口电路如图1所示。
随钻声波测井仪采用DSP芯片TMS320LF2407,用于测量控制和数据处理。NAND FLASH芯片以页为单位进行读写操作,擦除操作以块为单位,写数据时,位数据只能由1变为0,对NAND FLASH进行写操作前必须把写单元所在块擦除。而在写操作时,所要擦除块的数据必须事先保存,然后再对该块进行擦除,并把数据写到指定单元,最后把其余部分恢复过来,因此,需要开辟一定的缓冲区对要擦除的块进行保存。由于K9F2G08U0M每页有2 048字节,考虑到随钻声波实时计算对存储空间的需要,因此扩展一片32 K×16位SRAM CY7C1020,数据采集器将采集到的原始波形数据和处理结果存入SRAM,达到一定的采集深度之后,从SRAM中将数据读出存入FLASH。
虽然K9F2G08U0M的容量达到了256MB,其容量和寻址范围远远超过DSP的寻址范围,但由于芯片上的写控制器能自动控制所有编程和擦除功能,提供必要的重复脉冲、内部确认和数据空间,而且K9F2G08U0M的命令、地址和数据信息均通过I/O 0～I/O 7传输,在FLASH的256M物理存贮空间中,28位地址分成5个地址周期(2字节列地址和3字节行地址),通过8位I/O口写入地址寄存器,不需要通过地址线寻址,因此无需考虑采用页面技术解决逻辑存储空间与物理空间的映射问题,大大简化了DSP与FLASH的硬件接口,实际操作起来非常方便[2]。由于DSP和FLASH的工作电压均是3.3 V,因此两者的引脚可以直接连接,不需要进行电平转换。在图1中,FLASH的8位I/O口直接与DSP的通用I/O口IOPB0～IOPB7相连,FLASH的CE、CLE、ALE分别由DSP的IOPF1～IOPF3控制。DSP的WE、RD 分别接FLASH的WE、RE,控制读、写操作。DSP的通用I/O口IOPF0接FLASH的R/B,监测存储器的工作状态,当R/B 处于低电平时,表示有编程、擦除或随机读操作正在进行,操作完成后,R/B自动返回高电平。
3 程序设计
由于随钻声波测井中一个波列的数据量较大,有可能超过FALSH的页长度,而K9F2G08U0M容量为256M,不可能将测井过程中的全部波列数据均保存下来,因此,FALSH主要保存处理结果,另外根据测井需要,每隔若干页保存一次原始波形数据,两种数据均按顺序结构保存。
由于写操作时,必须先擦除当前数据块,因此如果每次测量完成后存储一次,就需要将FLASH当前块中的数据保存到SRAM中,然后擦除该块,再读出存入SRAM中的历史数据,连同当前数据一起重新写入FLASH当前块。这种存储方式需要DSP频繁访问FLASH存储器,影响DSP处理声波测量数据的实时性,因此采用整页存储方式。在整页存储方式中,每次测量完成后将数据存入SRAM,并根据测量结果占用的字节数,设置一个低于FALSH页长度(2 048字节)的SRAM数据存储长度,当SRAM中数据达到该长度时,将数据从RAM中读出,转换成规定格式,再加上诊断状态和数据区标志等信息,一次性写入FLASH。存储流程如图2所示。
对NAND FLASH的操作主要包括按页读操作、页编程、块擦除等,读、写操作以页为基础,擦除按块进行,编程和擦除操作采用两级命令确认方式,以防止误操作。以下介绍NAND FLASH的主要操作方法。
3.1 按页读操作
读操作流程如图3所示,写入30H后,5个字节的行地址所指定的页中的数据将在25 μs内传输到数据寄存器中,在RE脉冲的作用下,不但可以从指定的列地址开始连续读到该页末尾,也可以按照流程图中的虚线部分输入随机读指令码,任意读取该页中的内容,并且不受次数限制。
3.2 页编程
页编程流程如图4所示。首先写入页编程命令80H,然后顺序输入行列地址以及待写入的数据。页编程确认命令10H用于实现数据从缓冲区到FLASH的编程操作。写入完成后,读状态寄存器(通过写入70H实现)判断操作是否成功,若未成功,将当前块声明为坏块,并进行块数据替换操作,以保证可靠性。
3.3 块擦除
块擦除流程如图5所示。擦除操作以块为单位进行,由于器件分为2048块,因此输入的地址码中只有A18～A28的11位有效,其余位将被忽略。装入擦除确认指令D0H和块地址即开始擦除,与页编程操作类似,擦除完毕后应检查写状态位I/O 0并处理返回结果。
3.4 坏块处理
在闪存的使用中,可能会产生坏块。在擦除和编程操作后,如果出现读失败,应当进行块置换。块置换由容量为一页的缓冲器来执行,可以通过发现一个可擦的空块和重新对当前数据对象进行编程来复制块中的剩余部分。为了提高存储空间的使用效率,当由单个字节错误而引起的读或确认错误时,应由ECC收回而不进行任何块置换。
4 结 论
由于随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器对测井数据进行存储。根据随钻声波测井数据的技术需求,采用NAND FLASH芯片作为非易失数据存储,通过对NAND FLASH接口电路和存储程序的合理设计,实现了随钻声波测井的数据存储功能。
摘要：随钻声波测井数据量大,且受实时传输速率限制,需要采用大容量非易失FLASH存储器保存测量数据。根据随钻声波测井数据存储需求,采用NAND FLASH作为随钻声波测井仪的数据内存,设计了NAND FLASH接口电路,采用整页存储方式将数据存入NAND FLASH,并给出了NAND FLASH存储流程,实现了随钻声波测井的数据存储功能。
关键词：随钻声波测井,数据存储,NAND FLASH
参考文献
[1]K9F2G08UOM FLASH memory datasheet rev.0.8.Samsung Elec-tronics Inc,2005
声波测井数据采集系统改进方法 篇7
在石油勘探的过程中, 声波信号数据采集是整个勘探过程的关键环节, 因此在对学生进行声波测井的教学就显得尤为重要。在实际教学中利用声波测井数据采集仪器可以很好的模拟整个测井的过程, 这样学生就可以更好的理解测井的步骤环节和原理。
声音的传播速度并不是一成不变的, 其传播速度的是和介质相关的。声音在介质中的传播, 随着传播的距离不断增大, 其能量和频率是会发生改变的。声音的这些特性就给石油勘探过程中判断固井质量和底层孔隙深度等问题提供了解决思路, 而声波测井就是基于声音的这些特性的一种测井方法。
2 声波测井数据采集系统工作原理
声波测井数据采集系统的工作流程是, 第一步由计算机发射出的信号经过传输接口, 然后传递到地面声波信号采集仪, 再经由电缆线路传递到声波井下仪。声波井下仪得到地面同步信号后激发声波发生电路, 激发声波发生探头发声, 声波接收探头接收到声波后与井下仪发出的同步声波信号合成, 并通过放大电路将信号放大后经传输电缆传送到地面声波信号采集仪, 采集仪将声波信号进行AD转换后经缓冲器到存储器, 计算机经数据传输接口读出已存在存储器中的声波波列数据。
3 SK-SB型声波测井数据采集教学仪器存在的问题
SK-SB型声波测井数据采集仪器无论是硬件系统还是软件操作都是处于落后的状态。由于存在以上的客观因素, 已经无法用来作为现代教学的仪器了, 下面对其出现的问题进行分析。
3.1 硬件方面的问题
(1) 信号传输问题。SK-SB型系统框图结构如图所示, SK-SB型系统在传输信号上, 并不是双向的, 系统没有接受到声波脉冲同步信号, 因此SK-SB型系统无法对地面的同步信号进行测试。
(2) 声波探头的问题。由于SK-SB型声波测井数据采集教学仪器的探头是固定的, 无法对声波探头进行更换, 造成每次获得到的声波图形都是一层不变的, 所得的数据并不具有多样性, 因此在数据上缺少了对比性。
(3) 采集速度的问题。由于在最初设计SK-SB型系统的采集电路时, 设计人员并没有注重系统的采集速度这个部分, 因此SK-SB型系统在进行样点采集时, 采集速度已经无法满足现代教学要求了。
(4) 信号分辨率的问题。由于原来的模数转换器的分辨率达不到要求, 其分辨率为5V/28=5V/256=1bit, 转换速率为256/100μs, (AD7821KN的工作电压为5V, 转换时间为100μs) 。
(5) 波形显示的问题。SK-SB型声波测井数据采集教学仪的软件在功能上较为落后, 不能很好的对声波阵型列进行反映, 达不到教学的目的。一般情况下, 在现实波形上要求如下图。
3.2 软件问题
(1) 软件无法对界面显示出的波形辨别, 不能判断出该波形具体是由哪一个声波探头获得的, 没有准确的反应出声波时差信息。
(2) 软件无法对获得到的数据作出正确的显示。软件功能有限, 对波形不能作出准确的分析, 即无法通过显示具体的数据来验证试验结论是否正确。
4 数据系统的改进
由于SK-SB型声波测井数据采集仪器无论是硬件系统还是软件操作都是处于落后的, 为了满足实际教学的需要, 就必须要从这两个方面对该系统作出改进。通过对系统作出改进, 改变原来学生观摩为主、测试为主的教学方式。
4.1 硬件方面的改进
(1) 对模数转化器重新设计, 从而提高数据采样比特率。
(2) 对系统内的原有电路进行改进, 尤其是采集电路部分, 以此来提高系统的采样速度和增加采样点。同时可以把A/D模数转换器和声波模拟信号直接相连起来, 若还想对计算机的数据接口作出改进, 则可以省略A/D模数转换器、缓存器以及存储器, 这样就可以实现数据的传输能力和提高系统的采样速度。利用以上的几种改进方法, 就可以从硬件方面对SK-SB型声波测井数据采集教学仪器进行改进, 使其在功能上显示更加清晰准确。
(3) 在进行数据采集系统和传感器探头的连接中, 可以利用电缆线实现二者的连接。在试验的过程中, 为了完成从下到上的完整测井工作, 可以把探头放置在实验模拟的底层装置中, 然后对探头进行由下而上的拉伸即可。接下来只需要利用系统的软件, 对测井的曲线做好记录, 就可以完成了声波测井。
4.2 软件方面的改进
C++程序改写。采用动态数组函数实现端口连接。通过_outp (0x300, 0x0) 语句访问计数器端口地址78H, 单稳态电路U4采样允许端口地址79H和同步脉冲信号端口地址7AH, 存储器端口地址7BH, 完成数据的读写, 采用动态数组改进程序设计。
5 总结
通过对SK-SB型声波信号采集系统以及存在的问题进行了介绍, 对SK-SB型声波信号采集系统硬件以及软件方面存在的缺陷都作出了分析, 并且相对应的从两个方面提出了数据系统的改进方法。从系统硬件方面考虑, 可以对信号传输进行重新设计和提高系统的采集速度等;从系统的软件方面考虑, 可以利用更高级的语言来编写程序, 例如Visual C++编写的波形处理程序会更加的优秀。通过以上两个方面的改进, 相信新的软件系统将会更加满足时代的要求。
摘要：在石油勘探的过程中, 声波信号数据采集是整个勘探过程的关键环节, 要想准确的测量声波的传播速度, 就要依赖声波测井技术。但是在实际教学中, 由于使用的声波测井数据采集仪在功能上并不满足教学要求, 例如存在波形显示问题、信号分辨率问题、采集速度等问题, 所以就必须对现有的系统进行必要的改进, 才能更方便的用于教学当中, 学生也才能更好的理解声波测井的程序和原理。
关键词：声波测井,声波信号,数据采集,实验教学
参考文献
[1]邱春宁, 康志磊.声波测井数据采集系统改进方法[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011, 05:149-151+155
用声波变密度测井识别微环的影响 篇8
关键词：声波密度测井,微环,影响
1 微环简介
微环是指套管外壁与水泥之间存在极其微小的环形空间, 一般直径在0.1mm左右。但微环之间是不连通的, 它与串槽一定要区别开来, 微环不影响固井质量和采油生产, 而串槽则影响采油和注水工作。微环形成的原因有:固井时注入水泥的压力不均;水泥凝固时套管热膨胀;固井后钻水泥塞、通井等作业撞击套管使水泥环受到震动;套管外壁上的涂漆或油脂等造成水泥脱落;固井前后井内静液柱的压力等。
2 解决办法
固井资料解释工作中对于存在微间隙影响的确认与评价方法。
工作中常见的微间隙有下面的情况: (1) 下面通过对发FX井进行两次变密度测井, 并将两次测井资料进行对比, 清楚地发现微环对变密度测井值的影响是不可忽视的。
该井第一次 (试压前) 声波变密度测井图如图1所示, 第二次 (试压后) 声波变密度测井图如图2所示。第二次测井, 测井资料显示:声波幅度值在100%左右;固井段 (与上次相同井段) 声波幅度值大大降低到10%左右, 地层波清楚, 且与完井声波时差曲线和第一次声波变密度测井资料有良好的对应关系。试压前后这两次测井图对比表明, 试压前显示固井质量差, 试压后显示固井质量比较好, 两次测井资料异常, 其原因完全是微环的影响。由此看来用声波变密度测井来识别微环的影响是一种可行的方法。
(2) 老井工程存在微间隙。随着油田生产进入中后期, 老井挖潜工作的需要势必需要经常对老井进行固井质量复查。这类测井资料中经常遇到在已经投产的井段以前固井质量好, 新的资料中却没有明显的地层波。遇有这种情况, 如果单纯就眼前的资料显示进行分析或者解释软件分析都会评价为固井质量差。而当我们参考老井固井资料, 通过对比分析, 就可以确定是否为井眼各种施工工艺造成的微间隙导致了新资料中地层波的缺失、甚至套管波严重, 进而给出更契合实际的评价解释结论。
(3) 存在微间隙的新井。在一些新井的固井资料中也会经常遇到微间隙的影响。但是由于没有老资料可以参考, 在实际工作中, 我们常常会与相关施工部门进行确认, 如果在固井施工中没有遇到固井水泥的漏失, 而且保证了可计算的固井水泥量的前提下出现了固井质量差的资料显示, 对于重要井段我们建议加测水泥密度资料对变密度分析结论加以认证, 以求避免变密度评价结果与实际情况不符, 造成工程上时间和成本的浪费。
图3中可见在2210米上下和2230-2240米井段变密度波形和声幅结论都是中等偏差, 后加测水泥密度结果显示, 这两段的水泥密度值都高于2220米处, 可见是由于微间隙影响了声波变密度的测井结果。该井段固井质量要评价为好。 (该井平均水泥密度1.88g/cm3)
3 经验总结
(1) “微环空”的存在明显增大了套管与水泥环之间的声阻抗, 造成测井与纯泥浆或胶结不好的响应一致。影响了固井质量解释。
(2) 微小间隙, 它使胶结好井段的套管波幅度显示为中等, 地层波显示为胶结不好或中等。微间隙使套管波幅度变大, 地层波强度变弱, 表现为水泥环胶结不好。
终上所述, 微环对声波变密度测井的影响如此之大, 需要我们在声波变密度测井解释中, 把微环的影响因素考虑进去, 对于无资料对比的情形建议用户加测水泥密度来甄别, 客观地综合评价固井质量, 使我们在生产中少走弯路。
参考文献
[1]库克.郝俊芳, 李自俊, 等译.国外完井技术丛书 (02) -固井[M].北京:石油工业出版社, 1997.
[2]常子恒.石油勘探开发技术[M].北京:石油工业出版社, 2001.
声波测井 篇9
1 技术简介
1.1 超声波生产测井仪简介
超声波测井仪器主要包括以下几部分:
1) 测井仪器接受传感器;
2) 油泡或气泡;
3) 油、套管。
超声波生产测井仪原理。整个系统包括井下仪器和地面信号处理两部分, 井下仪器由传输短节、伽码信号接受器、温度信号接受器、压力信号接受器、套管接箍信号接受器和超声波信号接受器6部分组成, 其中超声波信号接受器由发射和驱动、接收和处理等相应电路组成。
仪器主要技术指标如表1所示。
1.2 测井原理
通过超声探头发射高频超声信号, 该信号在油气水多相流中传播的过程中, 遇到油泡、气泡后, 会形成多普勒散射, 使用传感器接收多普勒散射信号;对多普勒散射信号做频域分析, 可直接得到油泡, 气泡的运动速度及等效横截面积, 以及水的流速, 通过运动速度及横截面积, 即可求得油气水流量。
2 四川气井应用效果
截止2014年2月底, 超声波生产测井仪在四川地区已完成生产测试6井次。其中两口井做了和普通7参数仪器的对比实验, 测量结果显示, 超声波生产测井仪在准确识别油气水层位及产量方面具有明显的优势, 给相关单位提供了测试成果报告, 均获得了好评。
2.1 产层识别
超声波生产测井仪测量结果和7参数仪器测量对比发现, 3160米附近, 主要产气产水层7参数仪器测量解释结果出现漏解释现象, 原因是由于下层产气产水对7参数仪器测量结果有显著影响。
3 结论
超声波生产测井仪在四川气田的应用取得良好的效果, 主要是该仪器是直接对油泡、气泡进行检测, 通过对反射回来的超声波信号做频谱分析, 结合实验模型, 能够精确的对油气水三相流进行识别。
摘要：超声波生产测井仪是利用多普勒散射原理来测量生产井内油、气、水产出情况的一种新型测井仪器, 通过对多普勒散射信号做频域分析, 可直接得到油泡, 气泡的运动速度及等效横截面积, 以及水的流速, 应用其运动速度及横截面积, 即可求得油气水流量。本文简要介绍了超声波生产测井仪的原理、结构、主要技术指标, 并通过对口几四川油气井超声波生产测井资料的分析, 指出了其在识别油、气、水产量及产出层位方面的特点, 为该仪器在四川气田中的应用奠定了基础。
声波测井 篇10
由于仪器老化, 所测量的资料不能精确的反应井下的各种信息, 为保证测井资料质量, 为用户提供优质、安全、高效、环保的测井服务, 该仪器已被停用。通过分析, 该仪器主要存在地层波强弱不明显、变密度曲线和地层对应性不好、M0B模块缺乏且稳定性差、自然伽马重复性能差的问题。
1.1 地层波强弱不明显
造成此问题的原因包括: (1) 逻辑电路中的方波发生器采用多谐振荡器, 性能不稳定, 温度性能差, 易造成同步出错; (2) 发射电路能量低, 为了加大强度, 两个发射晶体采用并联方式, 由于两个发射晶体与接收晶体的距离不同, 接收晶体不能得到最大能量。 (3) 仪器供电采用直流供电, 经过振荡、整流、滤波、稳压, 供电电路复杂且供电电路低压稳压效果不好, 纹波大, 温度性能差。
1.2 变密度曲线和地层对应性不好
造成此问题的原因为接收晶体采集的变密度信号太弱, 为了增加变密度信号的幅度, 信号接收电路的放大倍数被设置的太大, 造成变密度曲线饱和失真, 与声幅曲线、地层对应性差。
1.3 M0B模块稳定性差且备用模块缺乏
造成此问题的原因包括: (1) 测井过程中用示波器探头测量波形时, 易造成M0B模块元器件损坏; (2) 变密度刻度时, 声波同步不稳定, 首峰信号窜, 长短源距经常颠倒; (3) M0B模块不能与M05声波模块同时插在机箱中, 使用不便; (4) 变密度信号不稳定, 声波信号太强, 最低档饱和, 更换下井仪器时需重新调节同步信号; (5) GR测量数值高, 且时常断信号; (6) 测井过程中, 伽马数值易突变或无数值, 输入指令CBLG, 不能改变放大倍数。
1.4 自然伽马重复性能差
造成此问题的原因包括: (1) 电路原理设计有缺陷, 低压+24v稳压效果不好; (2) 伽马电路高压采用倍压整流电路, 高压不稳定; (3) 伽马供电倍增管采用GDB40, 平区窄, 温度性能差。
2 仪器的改进
通过对该仪器存在的问题分析, 研究采取了最佳的问题解决措施 (表1) 。
⑴将仪器改为由电缆1#和3#接收逻辑信号;供电方式由直流供电改为交流供电;低压稳压采用高性能的42094-15和42095-15三端稳压器。
利用protel软件重新设计绘制逻辑、发射PCB板, 设计后的发射逻辑电路提供0us和17us两个发射信号, 控制发射晶体相差17us工作, 使发射能量叠加为最大;发射晶体改为两个大能量晶体。设计完成后, 依照电路图, 焊制P C B板, 对仪器进行布线, 并进行了加温试验, 性能良好。
⑵利用protel软件重新设计接收和换挡模块电路原理;由7#缆芯上传声波信号;对接收和换挡电路的参数合理的选择;调整声波变密度和声幅信号的幅度。设计完成后, 重新焊制PCB板, 布线试验, 效果理想。
⑶将仪器通讯方式改为由M05模块下发逻辑协调仪器工作;由7#缆芯上传声波信号, 进入M05模块进行处理, 经M0D高速A/D进行数字化;数字量在主机的控制下进入M09模块。
⑷伽马高压改为由高压模块提供, 950V左右, 进入R980光电倍增管, 由探头来的信号首先进入射级跟随器进行阻抗匹配, 再经过门槛调节器, 去掉无用脉冲, 进入F/V转换, 由驱动电路送往地面。低压稳压电路改用稳压效果更好的42094-24。
3 改进后应用
仪器改进完成后, 通过车间刻度、试验井校验, 并上井进行了测井资料对比, 仪器的技术指标完全符合测井仪器“三性一化”的标准。变密度曲线灰度区分明显, 与地层对应性良好, 曲线重复误差小, 刻度线性良好, 变密度信号稳定, 仪器性能有了明显改善。投入应用后, 测井资料优等品率达到90%以上。
目前购买一支新的声波变密度测井仪器价格昂贵, 而通过仪器改进, 成本仅几千元, 通过对十几套仪器进行改进应用, 将节约大量的成本, 同时缓解测井任务多与测井仪器少之间的矛盾, 投入到测井生产中还可以不断创造可观的经济效益。
4 结束语
通过对S L1418仪器的改进, 实现了预期的目标, 使得该仪器电子线路集成化程度高, 提高了仪器的可靠性, 且维修方便。在仪器改进、调试、应用过程中, 仪器改造人员总结了一定的经验, 提高了自身的技术水平。随着新技术的发展, 需要在今后的工作中进行更具体、更深入地研究, 不断改进、挖掘老仪器的潜力。
参考文献
[1]楚泽涵.声波测井原理.石油工业出版社.1992 (7) .