測井資料分析系統(tǒng)接口的電路設(shè)計

龐曉君 陳嘉恒

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 三河 065201；2.中國石油集團測井有限公司西南分公司，重慶 401120)

0 引言

聲波、電法、放射性等各種測井方法均反映了地層某一方面的物理屬性。為了充分的研究井壁地層的巖石物理規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和評價油氣藏，必須綜合運用各種測井方法，并結(jié)合鉆井與錄井資料，進行綜合分析研究。

1 測井資料標準化方法分析

直方圖法。同一個地區(qū)的標準地層的各種測井響應(yīng)特征趨于穩(wěn)定，因此不同井的同地層各測井響應(yīng)值的頻率分布和取值范圍基本一致，基于此理論，對各井的測井響應(yīng)生成頻率直方圖，通過巖心刻度法將不同井的測井響應(yīng)值歸一化到標準井中，確保各個油井數(shù)據(jù)的精準度和標準化水平。

重疊曲線法。以與關(guān)鍵井同一標準層的測井曲線相同的方式繪制工作區(qū)中每個井的標準層的測井曲線(通過巖心校準)。通過移動和重疊曲線，最小移動被計算為每個井的測井曲線的校正量。

骨架值分析法。孔隙度測井資料是分析儲層性質(zhì)的重要組成部分，中子-密度交匯圖版法是根據(jù)純巖石的測井響應(yīng)特征構(gòu)建出一張理想的圖版，同一地區(qū)不同井的標準層之間，測井響應(yīng)值投影到交會圖版上，應(yīng)基本處于同一區(qū)域，以標準井為刻度，可校驗各油井的密度測井響應(yīng)值。

構(gòu)造深度趨勢法。位處于某構(gòu)造上的同一標準層，測井響應(yīng)值會隨著深度的變化而變化。研究表明，當同一標準層的埋深差異超過500m 時，聲波、密度、伽馬等測井值受地層壓實作用影響，會按一定的規(guī)律發(fā)生變化。因此，需構(gòu)建測井響應(yīng)深度趨勢標準化模型。

2 測井資料分析系統(tǒng)接口電路硬件設(shè)計

為了實現(xiàn)所述測試工具的通信總線，有必要提供的配套儀器總線接口，基于芯片上的總線接口控制裝置，并且所述位地址總線之后的總線測試接口電路的硬件結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)總線被擴展。實現(xiàn)測井儀通訊總線測試的前提是必須要提供相匹配的儀器總線接口，總線測試接口電路硬件結(jié)構(gòu)圖(圖1)，利用芯片作為總線接口控制裝置的核心，延伸的位地址總線和數(shù)據(jù)總線等電路板，連接后，該設(shè)備將作為總線緩沖區(qū)和驅(qū)動程序。與其他電路板連接時，該設(shè)備將用作總線緩沖器和驅(qū)動器。由于該設(shè)備沒有總線控制器，因此可以使用內(nèi)置在單片機和芯片驅(qū)動器中的總線控制器來實現(xiàn)總線接口。為了與以往測井儀器的總線接口兼容，該器件用于實現(xiàn)差分和單端時鐘信號之間的轉(zhuǎn)換?？偩€接口由四通道的高速磁隔離芯片分離和總線接口由光耦合器隔離。為了減少儀器模塊、測試系統(tǒng)之間的干擾，所有總線接口需要與通過高速數(shù)字電路系統(tǒng)的隔離裝置隔絕。電路板的電源部分通過數(shù)字電源和模擬電源進行隔離，模擬地和數(shù)字地通過點連接進行隔離和布線。這可以很大的降低電路系統(tǒng)的功率抖動，防止模擬電路和數(shù)字電路之間的干擾。

3 測井資料分析系統(tǒng)接口電路軟件設(shè)計

圖1 總線測試硬件接口電路圖

總線接口電路板測試軟件設(shè)計可以拆分為兩個步驟：程序設(shè)計和單片機程序的設(shè)計(圖2)。本設(shè)計方案基于硬件描述語言，利用這種語言，可將系統(tǒng)接口電路的設(shè)計從頂層到底層(從抽象到具體)逐層地描述自己的設(shè)計思想，按照功能劃分，將復(fù)雜的系統(tǒng)接口電路劃分成多個子模塊，同時在頂部層使用框圖到子模塊連接，這種設(shè)計方法具有簡單、直觀、易于擴展等特點。經(jīng)過擴展的總線模塊就可以實現(xiàn)和外部系統(tǒng)交互的功能，共享的雙口可接收來自單片機的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)臨時緩存。頂層控制邏輯模塊主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫功能。內(nèi)部配置實現(xiàn)發(fā)送和接收存儲，其主要做用是緩存發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)；接收和發(fā)送狀態(tài)控制器主要是實現(xiàn)狀態(tài)交互控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。測試任務(wù)控制模塊，主要是實現(xiàn)任務(wù)類型判斷，并控制任務(wù)發(fā)送和接收狀態(tài)的功能；串行收發(fā)器由計數(shù)器和移位寄存器組成，并在控制模塊的協(xié)調(diào)下發(fā)送和接收狀態(tài)。單片機程序主要是實現(xiàn)控制總線接口讀寫數(shù)據(jù)緩存。

圖2 分析系統(tǒng)接口硬件電路

所設(shè)計的總線接口需要模擬遠程傳輸短節(jié)來控制測井儀，用于檢查整機或井下工具的主控制器是否處于正常工作狀態(tài)，其主要功能是向測試儀器或代碼段發(fā)送控制命令，并接收返回的數(shù)據(jù)。由于控制器的集成，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層集成了數(shù)據(jù)的編碼、解碼以及驗證功能，用戶不需要進行大量的編程工作，只需要針對特定的邏輯在應(yīng)用程序?qū)舆M行編程即可。在標準規(guī)范的基礎(chǔ)上，定義了用于控制器配置的通信協(xié)議，初始化系統(tǒng)之后，將啟動測試任務(wù)。測試任務(wù)啟動后，進入中斷查詢狀態(tài)。當中斷發(fā)生時，讀寫緩存操作。如果要保存任何數(shù)據(jù)，將其放入共享的雙端口，清除中斷標志，然后在任務(wù)完成后退出。效果幀的標題和控制段包含幀類型、源地址、目標地址、數(shù)據(jù)段長度等信息。測試電路板接收到有效幀啟動段后，分別緩存控制段、數(shù)據(jù)段和校驗段，并對控制段和數(shù)據(jù)段進行校驗。最后對計算結(jié)果和校核部分進行了對比分析，判斷母線是否有誤差，并對誤差進行定位。如果總線幀是正確的，則分析總線幀的數(shù)據(jù)段。

4 結(jié)語

由于測量原理的差異性，不同測井儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與總線架構(gòu)具有較大差異性，測井儀器的測試設(shè)備通常需要專用的測試電路，這對測試、檢測等工作帶來不便。根據(jù)成像測井儀器總線的特點，將成像測井儀器的所有總線接口集成在一起，設(shè)計了總線測試接口，可用于各種測井儀器的測試。通用型總線測試接口電路板的設(shè)計，使不同類型測井儀的檢測和調(diào)試分割變得方便簡單，即使是非專業(yè)人士可以快速確定整個儀器和每個子的工作狀態(tài)，極大地提升了儀器診斷效率。