多參數(shù)測井儀解碼傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì).(一)

1、多參數(shù)測井儀解碼傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì).(一) 前言 所謂測井即井下儀器通過傳感器將非電的信號(如地層方位和傾角，以及溫度、壓力、流體密度和流量等)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，以便于儀器的測量。傳至地面后經(jīng)過解碼，恢復(fù)為原來的測量數(shù)據(jù)。 本世紀(jì) 20年代末，法國的斯倫貝謝公司開發(fā)了世界上第一臺電測井儀器和原始的測井系統(tǒng)。從 40年代開始，美國和前蘇聯(lián)等國又相繼開發(fā)了許多測井儀。也包括放射性測井的補(bǔ)償中子測井儀和巖性密度測井儀。上述儀器在縱向分辨率方面提高很大，數(shù)據(jù)采樣率提高了幾倍，甚至上百倍，測井速度提高了一倍或幾倍。今天測井技術(shù)更是發(fā)展到了一個(gè)高層次的階段。 在70年代之前的40年中

2、，測井系統(tǒng)基本上是基于模擬信號儀器設(shè)計(jì)的。從下井儀器傳送到地面的信號是頻率信號和伽馬脈沖信號。儀器主要是電阻率測量設(shè)備，以及測量聲波傳播時(shí)間和聲幅衰減特性的聲波測量設(shè)備。70年代初期進(jìn)一步開發(fā)了主動式或被動式核測儀器、測地層方位和傾角的儀器，以及溫度、壓力、流體密度和流量儀等儀器。早期的測井系統(tǒng)一般是一種儀器相應(yīng)獨(dú)立和單一的信號傳輸和信號處理系統(tǒng)。后來，幾種儀器或幾個(gè)數(shù)據(jù)源同時(shí)采集數(shù)據(jù)時(shí)，則用多芯線纜分線傳輸信號，并采用多通道模擬直接記錄和直接顯示的系統(tǒng)。 后來發(fā)展為脈沖信號，但脈沖信號也有其弊端，信號到達(dá)地面后需經(jīng)過濾波，這就使一些比較弱的信號也被當(dāng)成是干擾信號被濾掉，長時(shí)間的操作

3、也嚴(yán)重干擾了測量的精度，給生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重的障礙。 改革開放以來，我國石油測井技術(shù)走的是一條“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”的道路，縮短了同國外先進(jìn)測井技術(shù)的距離。數(shù)控測井技術(shù)是我國使用的測井高技術(shù)，并引進(jìn)少量成像測井技術(shù)勘探復(fù)雜油氣藏。為迅速發(fā)展我國生產(chǎn)測井技術(shù)，趕超世界先進(jìn)水平，自1978年以來，已陸續(xù)從美國德萊賽阿特拉斯測井公司、吉爾哈特測井公司、施倫貝謝測井公司以及康柏測井公司引進(jìn)了 3600，3700，csu，ddl，ddl，at+等多種生產(chǎn)測井設(shè)備和井下儀器。儀器自引進(jìn)以來，在生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。隨著時(shí)間的推移，儀器的損壞相當(dāng)嚴(yán)重，部分儀器不能正常使用，而從原廠家購買配件，價(jià)格

4、昂貴，使生產(chǎn)成本增加?；诖宋覈S多測井儀器生產(chǎn)廠家對該儀器進(jìn)行了國產(chǎn)化，使儀器的價(jià)格下降，同時(shí)又與原儀器在機(jī)電接口上相兼容。測井技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)發(fā)生了很大的變化：一是由模擬測井發(fā)展到了數(shù)字測井；二是由數(shù)字測井發(fā)展到了數(shù)控測井，進(jìn)入九十年代成像測井技術(shù)獲得了較大的發(fā)展。測井系統(tǒng)中需要的傳送的數(shù)據(jù)信息量越來越大，為此必須解決數(shù)據(jù)的高速傳輸和接受兩個(gè)問題，諸如相關(guān)編碼技術(shù)、纜芯多路復(fù)用技術(shù)、基帶均衡技術(shù)等被采用，以提高數(shù)據(jù)傳輸速率和降低誤碼率。再測井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，由于曼徹斯特碼既能提供足夠的定時(shí)分量，又無直流漂移，編碼過程相對簡單，因而曼徹斯特碼是測井方式之一。 目前在實(shí)際的工程測

5、井中，常采用manchester編譯碼器hd-15530把測井?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為manchester碼及把manchester碼解碼為數(shù)據(jù)。由于hd-15530發(fā)送數(shù)據(jù)輸入及接受數(shù)據(jù)接受均為串行方式，并且manchester編碼、解碼是以16位數(shù)據(jù)為基本單位，邏輯上要求使用16位的并入串出移位寄存器(piso)和16位的串入并出移位寄存器(sipo)與單片機(jī)接口，這樣硬件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相應(yīng)的儀器成本也比較高?？紤]到系統(tǒng)內(nèi)部有單片機(jī)，用單片機(jī)及軟件來實(shí)現(xiàn)manchester的編碼功能，該方案具有可靠性高、設(shè)計(jì)靈活、硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),適合在測井領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)是多參數(shù)組合儀解碼

6、，采用manchester碼，既對manchester碼解碼，并采用單片機(jī)對其解碼，因?yàn)椴捎脝纹瑱C(jī)及軟件來實(shí)現(xiàn)manchester碼解碼，可靠性高、設(shè)計(jì)靈活、硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉。   1 測井系統(tǒng)概述1.1 國外測井系統(tǒng)的特點(diǎn) 從20年代法國斯倫貝謝開發(fā)以電測井為起點(diǎn)的測井技術(shù)至今已有60年的實(shí)踐了。從40年代開始，美國和(前)蘇聯(lián)等國又相繼開發(fā)了許多下井儀器。物理學(xué)家和工程師們在物理量的應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，發(fā)展了多學(xué)科綜合的下井儀器。綜合儀器的使用促進(jìn)了測井系統(tǒng)的發(fā)展。 70年代中期以來，首先由法國斯倫貝謝公司把美國數(shù)字設(shè)備公司生產(chǎn)的小型機(jī)

7、pdp11/34應(yīng)用到測井系統(tǒng)上，研制成csu計(jì)算機(jī)測井系統(tǒng)。隨后，一些公司也相繼推出了16位小型計(jì)算機(jī)、微處理器和微計(jì)算機(jī)支持的測井系統(tǒng)。在石油測井領(lǐng)域中，如美國德萊賽阿特拉斯公司推出的cls(3700)測井系統(tǒng)，美國吉爾哈特公司推出的ddl3a測井系統(tǒng)，法國sodsep公司推出的小型測井系統(tǒng)和cgc公司推出的v8測井系統(tǒng)等。在80年代中后期，以多臺功能強(qiáng)大的micro  vax32位小型機(jī)支持的測井系統(tǒng)也研制出來，并且出現(xiàn)在市場；在物探領(lǐng)域中，也都相應(yīng)地推出了以小型機(jī)和微機(jī)支持的測量系統(tǒng)。 本世紀(jì) 20年代末，法國的斯倫貝謝公司開發(fā)了世界上第一臺電測井儀器和原始的測井系

8、統(tǒng)。從40年代開始，美國和前蘇聯(lián)等國又相繼開發(fā)了許多井下儀器。在70年代之前的40年中，測井儀器基木上是基于模擬信號儀器設(shè)計(jì)的。70年代初期進(jìn)一步開發(fā)了測量溫度、壓力和流量等儀器。早期的測井系統(tǒng)一般是一種相應(yīng)獨(dú)立的儀器，只有單一的信號傳輸系統(tǒng)。后來，當(dāng)幾個(gè)數(shù)據(jù)源同時(shí)采集數(shù)據(jù)時(shí)，用多芯電纜分線傳輸信號，并采用多通道模擬直接一記錄和直接顯示的系統(tǒng)。 現(xiàn)代測井系統(tǒng)主要是指 70年代以來開發(fā)的計(jì)算機(jī)測井系統(tǒng)，即數(shù)控測井系統(tǒng)。測井系統(tǒng)通常由下井儀器和地面儀器兩部分組成，來自井下的信號和地面的控制信號通過專用的改裝電纜雙向傳送。整個(gè)系統(tǒng)由各個(gè)執(zhí)行不同功能的子系統(tǒng)組成，利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、維修和

9、擴(kuò)展。 在 80年代中后期，以多臺功能強(qiáng)大的micro vsx三十二位小型機(jī)為支持的測井系統(tǒng)也研制出來了。進(jìn)入90年代后，西方國家測井公司利用當(dāng)前高技術(shù)的發(fā)展，研究和開發(fā)了一批高新技術(shù)測井系統(tǒng)。測井前沿技術(shù)有成像測井技術(shù)、核磁測井技術(shù)、過套管電阻率測井技術(shù)、地球化學(xué)測井技術(shù)、光測井技術(shù)、隨鉆測井技術(shù)、組件式地層動態(tài)測試器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)一體化軟件集成平臺技術(shù)等。這些開創(chuàng)性的研究成果對世界測井技術(shù)的發(fā)展起著導(dǎo)向作用總的來說，新型測井系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 1) 新一代地面測井系統(tǒng)在數(shù)控測井技術(shù)的基礎(chǔ)上，向多任務(wù)采集成像處理系統(tǒng)發(fā)展。 2) 下井儀器的發(fā)展由過去井眼補(bǔ)償和聚焦技術(shù)的系列向以遙測技術(shù)為基礎(chǔ)的陣列化和譜分析的成像掃描化過程發(fā)展。 3) 電纜通訊系統(tǒng)在原來的ccs或pcm基礎(chǔ)上向高速率、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)遙測通道方向發(fā)展。 4) 測井資料的處理和解釋系統(tǒng)走向工作站化。從地球科學(xué)發(fā)展的需要，測井技術(shù)，特別