基于Labview的脈沖場源發(fā)射采集的實驗室模擬研究

鐘超 王軍民(長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢430100)

基于Labview的脈沖場源發(fā)射采集的實驗室模擬研究

鐘超 王軍民(長江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢430100)

過套管電阻率測井在剩余油監(jiān)測中起著重要的作用，在方法的選擇中，由于瞬變電磁法對電性層的反映更靈敏，在井中使用大功率的脈沖場源是很好的選擇，為了使脈沖場源在下井的過程中方便控制發(fā)射，在實驗室模擬是有必要的?；趫D形化編程軟件Labview做上位機(jī)，以單片機(jī)的嵌入式作為下位機(jī)，通過串口控制大功率脈沖場源的發(fā)射，實時調(diào)控反映充放電時間、電壓等各項參數(shù)，通過實驗?zāi)M驗證了該方案的可行性，為下井做好了鋪墊。

瞬變電磁法；脈沖場源；Labview；串口通信

過套管電阻率測井對現(xiàn)有生產(chǎn)井的剩余油動態(tài)監(jiān)測中能提供直接參考依據(jù)，在眾多的電磁方法中，時間域電磁勘探方法具有分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)和生產(chǎn)成本低廉等特點，特別是瞬變電磁法（TEM）對電性層的反映更靈敏，是勘探階段進(jìn)行構(gòu)造的含油氣性預(yù)測與評價和開發(fā)階段進(jìn)行油氣藏動態(tài)監(jiān)測的首選方法。在井中使用大功率的脈沖場是很好的選擇，為了能夠在井中順利的進(jìn)行，在實驗室模擬脈沖場源的控制發(fā)射顯得極為必要，方案使用了圖形化編程語言Labview，通過串口控制大功率脈沖場源的發(fā)射，實時調(diào)控反映充放電時間、電壓等各項參數(shù)，驗證了方案的可行性。

1　系統(tǒng)原理

瞬變電磁法也稱時間域電磁法（Time domain electromagneticmethods），簡稱TEM。瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發(fā)射線圈加以脈沖電流，產(chǎn)生一個瞬變的電磁場，該磁場垂直發(fā)射線圈向兩個方向傳播，基本原理就是電磁感應(yīng)定律。利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場。該方法具有分辨能力強(qiáng)、工作效率高等特點。大功率脈沖場源基于這一原理設(shè)計，脈沖場源結(jié)構(gòu)包括電源、轉(zhuǎn)換接頭、電源轉(zhuǎn)換模塊、變壓模塊、整流模塊、充放電開關(guān)、電容組、線圈，這樣就可以在套管井中實現(xiàn)大功率脈沖磁場的激發(fā)。場源結(jié)構(gòu)如下圖所示：

Labview是功能強(qiáng)大且靈活的軟件，具有開發(fā)周期短，模塊化兼容性好，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點，Labview中的VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/0應(yīng)用程序接口采用面向?qū)ο缶幊?，用戶可用一個API控制包括VXI、GPIB及串口儀器在內(nèi)的不同種類的儀器。編寫的VISA接口程序，當(dāng)外部設(shè)備變更時，只需要更換幾個程序模塊即可使用，簡單方便而且開發(fā)效率高。利用VISA節(jié)點進(jìn)行串行通信，為了方便用戶使用，LabVIEW將這些VISA節(jié)點單獨組成一個子模塊，共包含8個節(jié)點，分別實現(xiàn)初始化串口、串口寫、串口讀、中斷以及關(guān)閉串口等功能。

2　系統(tǒng)整體設(shè)計思路

在實驗室中，將線圈置于鋼套管中模擬井中環(huán)境，通過設(shè)計好的上位機(jī)軟件調(diào)控好充放電時間及電壓，通過串口通信下位機(jī)控制盒，控制盒中完成對脈沖場源的發(fā)射，在設(shè)置好的時間之內(nèi)，同樣是控制盒下達(dá)采集命令，上位機(jī)完成采集，生成相應(yīng)波形文件，并存儲。結(jié)構(gòu)示意圖下所示：

運(yùn)用Labview做的上位機(jī)，結(jié)合實驗室的環(huán)境，可以很好地控制脈沖場源的充放電時間及電壓，結(jié)合采集模塊，將脈沖曲線反映到上位機(jī)中，更加直觀明了，為儀器下井做好了鋪墊。

3　結(jié)語

經(jīng)過實驗室的模擬，通過對波形文件的分析，Labview上位機(jī)程序可以很好地完成大功率脈沖場源的發(fā)射和采集，實驗?zāi)M驗證了其理論可行；此外，也在湖北某油田的項目中發(fā)揮了作用，進(jìn)一步證明了該方案是可行的。

［1］王軍民.大功率井中瞬變電磁場源研究［D］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)，2008.

［2］宋汐瑾.生產(chǎn)井瞬變電磁探測理論與方法研究［D］.西安：西安石油大學(xué)，2012.

［3］劉君華.基于Labview的虛擬儀器設(shè)計［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

［4］程學(xué)慶.Labview圖形化編程與實例應(yīng)用［M］.北京：中國鐵道出版社，2005.

鐘超(1989-),男，湖北十堰人，漢族，長江大學(xué)地球探測與信息技術(shù)專業(yè)在讀研究生，電磁勘探方向。