HH2530電子線路2總線模塊改進(jìn)及應(yīng)用

黎 鵬 鄒 偉 高銀鋒 劉 偉 馬榕佐

（河南油田測井公司 河南 南陽）

0 引言

HH2530測井平臺(tái)是以520測井系統(tǒng)為基礎(chǔ)，保持CSU的測井方法和原理，采用先進(jìn)的電子技術(shù)和二次集成技術(shù)，減少部件的重復(fù)，提高系統(tǒng)可靠性，并且系統(tǒng)兼容性強(qiáng)，可配接常規(guī)儀器和成像儀器，具有勘探井、開發(fā)井，生產(chǎn)測井，射孔取芯等功能，井下儀之間通訊采用三總線方式，具有很強(qiáng)的組合擴(kuò)展能力。

現(xiàn)通過對(duì)電子線路2的總線接口電路進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電法測井曲線質(zhì)量的提高。

1 電子線路2基本原理

電子線路2原理框圖如圖1所示。

電子線路2原理框圖

1）基本功能

共用線路段2是雙側(cè)向測井儀、雙感應(yīng)測井儀、連續(xù)測斜儀、聲波測井儀的共用電子線路。負(fù)責(zé)以上各個(gè)測井儀的控制和測井?dāng)?shù)據(jù)的傳輸，對(duì)地面發(fā)出的指令進(jìn)行解調(diào)，控制雙側(cè)向測井儀和雙感應(yīng)測井儀的刻度狀態(tài)，以及聲波測井儀的增益和選通；對(duì)連斜、雙感應(yīng)的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸；對(duì)雙側(cè)向的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行功率控制和對(duì)測井信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、檢波、采集、傳輸。測井?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)是通過三總線送到遙測短節(jié)TCT，然后通過七芯電纜傳送到地面。

2）通訊模式

電子線路2與通訊短節(jié)TCT的數(shù)據(jù)通訊是通過三總線進(jìn)行的。三總線包括：下行信號(hào)線DSIG，上行時(shí)鐘線UCLK，上行數(shù)據(jù)通行線UDATA/GO，此外還有一根公共返回線即信號(hào)地線。

下行信號(hào)線DSIG——來自地面的指令經(jīng)遙測短節(jié)TCT解調(diào)、處理后再由此線傳給各井下儀。信號(hào)以三種電平的形式出現(xiàn)，即0、＋V、－V（V＝1.2V土1%），周期是10s，這種三電平下行信號(hào)既包含了指令內(nèi)容又包含了下行時(shí)鐘。各井下儀的接口電路則把這兩部分信息分開并分送到不同的部位。所有的井下儀是同時(shí)讀取此信號(hào)（32位指令），指令中的地址與某一儀器的固有地址相符。

上行數(shù)據(jù)通行線UDATA/GO——這是一條雙向流通信號(hào)線，即GO脈沖由TCT發(fā)出經(jīng)此線傳給各井下儀的接口，使接口中的有關(guān)電路被觸發(fā)而成為初始態(tài)，做好接收UCLK和上傳數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備；GO脈沖（幅值為＋3.6 V，脈寬為20s）前沿之后320s時(shí)，TCT發(fā)出UCLK，與此同時(shí)應(yīng)送數(shù)據(jù)的儀器在UCLK的觸發(fā)下將數(shù)據(jù)送到上行數(shù)據(jù)通行線（上行數(shù)據(jù)位寬10s，高電平為＋1.2V表示邏輯1，低電平為0V表示邏輯0）上傳。

2 存在問題

電子線路2主要負(fù)責(zé)所掛探頭的測量信號(hào)數(shù)字化，產(chǎn)生探頭測井和刻度所需的控制信號(hào)，同時(shí)通過三總線上傳測井?dāng)?shù)據(jù)和解調(diào)下傳命令，從而完成相應(yīng)探頭的測井功能。在測井過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)測井曲線產(chǎn)生不正常的波動(dòng)，影響測井精度，這一現(xiàn)象引起了我們的關(guān)注。從理論上來說，儀器（例如連斜，側(cè)向等）在地面進(jìn)行配接時(shí)，儀器處在靜止?fàn)顟B(tài)，周圍環(huán)境沒有發(fā)生變化，所獲得的測井曲線應(yīng)該是一道直線，然而我們?cè)诘孛媾浣觾x器進(jìn)行檢測的時(shí)候卻觀察到曲線有不規(guī)則的起伏，地面配接都無法獲得標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果，在井下復(fù)雜的環(huán)境中儀器就更加難以取得理想的曲線質(zhì)量[1]。我們經(jīng)過反復(fù)的更換儀器進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)更換線路2以后，這種不規(guī)則的干擾現(xiàn)象有明顯改變，而且這種干擾是存在于整個(gè)電法儀器串中，我們通過分析研究，確認(rèn)這種干擾是由線路2的總線接口電路中的干擾信號(hào)所引起的，并對(duì)線路2的總線接口模塊做出了3處改進(jìn)，以減少總線干擾對(duì)整個(gè)電法測井的影響[2]。

3 技術(shù)改進(jìn)

對(duì)電子線路2的總線接口電路做出了3處改進(jìn)[2][3]。

1）上行時(shí)鐘電路改進(jìn)

此處改進(jìn)位于三總線中的上行時(shí)鐘線的電路部分，上行時(shí)鐘信號(hào)通過觸發(fā)器后經(jīng)圖中的二極管V2輸出到單片機(jī)，用于數(shù)據(jù)上傳的計(jì)數(shù)時(shí)鐘使用，將圖中的電容C25的一端接到信號(hào)地上，把V25當(dāng)做濾波電容來使用，以避免干擾信號(hào)通過V2后進(jìn)入單片機(jī)，加強(qiáng)了這一部分電路的抗干擾能力。上行時(shí)鐘電路改進(jìn)圖如圖2所示。

圖2 上行時(shí)鐘電路改進(jìn)圖(虛線為改進(jìn)部分)

2）下行信號(hào)電路改進(jìn)

此處改進(jìn)位于三總線中的下行信號(hào)線部分，在其信號(hào)輸入端和地之間加入了一個(gè)4700 p的濾波電容，使下行信號(hào)在進(jìn)入電路處理前就先進(jìn)行濾波，提高信號(hào)的精度。下行信號(hào)電路改進(jìn)圖如圖3所示。

圖3 下行信號(hào)電路改進(jìn)圖(99為改進(jìn)時(shí)添加的電容)

3）上行數(shù)據(jù)電路改進(jìn)

此處改進(jìn)位于三總線中的上行數(shù)據(jù)線部分，上行數(shù)據(jù)線中包括上傳數(shù)據(jù)和GO脈沖信號(hào)兩部分。上傳數(shù)據(jù)和GO脈沖信號(hào)通過比較器分離后，進(jìn)入不同的電路進(jìn)行處理，將電容C20的一端與信號(hào)地相接，將其當(dāng)做濾波電容使用，提高分離后的上傳數(shù)據(jù)的精度。

上行數(shù)據(jù)電路改進(jìn)圖如圖4所示。

圖4 上行數(shù)據(jù)電路改進(jìn)圖(虛線為改進(jìn)部分)

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后的儀器在使用期間積累了大量的測井資料，通過與使用未改進(jìn)儀器獲得的測井資料進(jìn)行對(duì)比，可以說明此次改進(jìn)效果是很明顯的，對(duì)于聲波，側(cè)向，連斜等電法儀器來說，使用改進(jìn)后的電子線路2測得的曲線較未改進(jìn)的要更加光滑，重復(fù)性和一致性更好[1]。圖5、圖6是從測井資料中抽取出來的一組改進(jìn)前后的曲線。

圖5 改進(jìn)前儀器所測曲線

圖6 改進(jìn)后儀器所測曲線

對(duì)比是在同井段進(jìn)行的，兩串儀器使用了相同的聲波和雙側(cè)向儀器，可以看到使用改進(jìn)前的電子線路2進(jìn)行測井的時(shí)候，聲波曲線（DT）有明顯的跳尖，曲線起伏也不夠平滑，而使用改進(jìn)后的電子線路2進(jìn)行測井所得到的聲波曲線就更加的平滑并且沒有跳尖現(xiàn)象，對(duì)比雙側(cè)向曲線（LLD，LLS），也可以看到使用改進(jìn)后的儀器所測得的曲線在重合性上要優(yōu)于未改進(jìn)的儀器。

5 結(jié)束語

在實(shí)際測井施工中發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象后，通過排除法確認(rèn)了電子線路2的總線接口電路存在干擾，出于對(duì)測井曲線質(zhì)量的高要求，對(duì)干擾現(xiàn)象進(jìn)行了改善。改進(jìn)過程中，主要以對(duì)三總線信號(hào)進(jìn)行濾波、提高信號(hào)精度、增強(qiáng)電路的抗干擾能力為核心思想，對(duì)線路2的總線接口電路做出了3處改進(jìn)。自2011年改進(jìn)完成后使用至今已有近兩年時(shí)間，實(shí)踐證明運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效果理想，所取得的測井資料優(yōu)秀率較改進(jìn)前有明顯提高，具有推廣價(jià)值。

[1]張厚福.柳廣弟.石油地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009

[2]周南生.模擬電路設(shè)計(jì)[M].北京：科學(xué)出版社，2005

[3]彭 軍.測量電子電路設(shè)計(jì):濾波器篇[M].北京：科學(xué)出版社，2005