随钻密度测井仪电源通信模块及其软件可测性设计

发布时间：2020-04-01 23:56

【摘要】：随钻密度测井仪是通过伽马射线与地层物质发生康普顿效应与光电效应,测量地层光电吸收指数与地层密度的仪器,仪器通过计算地层关键参数,判断当前钻铤周围地层的物理性质。该仪器在井下跟随钻铤旋转工作,需要在高温强振动的环境下长时间保持作业状态,可靠的通信与稳定的供电是随钻密度测井仪正常作业的前提。本文描述随钻密度测井仪的工作原理与系统结构,依据仪器的测井工作流程,确定电源通信模块的工作内容和整体设计方案。其中硬件部分需要完成的工作包括通信电路设计、电源电路设计等;软件部分需要完成的工作包括工作模式设计、工作流程设计、命令解析系统设计、对异常的管理及恢复设计、数据存储设计、电源管理设计等。本文采用单片机与CPLD实现电源通信模块的核心控制功能,单片机作为电源通信模块软件功能实现的主体,控制CPLD完成电源监控与高速下载数据等功能,并实现控制器之间的协调工作。可靠性与稳定性是随钻密度测井仪的基本要求,加大在井上实验阶段对单片机程序的测试强度是软件开发工作的重点,因此提高单片机代码的可测性变得尤为重要。本文从软件开发框架与软件可测性度量模型两个方面着手,从软件架构层面提高代码可测性,选择并优化可测性度量模型,将软件可测性以量化的形式表示出来,最后通过软件测试工具验证可测性度量模型计算结果与实际测试结果的一致程度。本文设计一系列功能测试实验,验证电源通信模块的工作性能;完成联调实验,对测井采集的有效数据进行分析,检验电源通信模块设计的可行性。结果表明,随钻密度测井仪电源通信模块完成了设计要求。
【图文】：

晶体探测器,检测效果

图 1- 1 斯伦贝谢采用掺 LaBr_3:Ce 晶体探测器前后检测效果对比近几年随着我国石油行业蓬勃发展，，随钻测井技术逐渐受到重视并取得了巨进步，2008 年，我国自主研发的第一套随钻测井系统测试成功，并在四川完成次井下实验，仪器在井下高温环境中稳定工作较长时间，并测量多种地层参数，效确定油藏位置，提高钻井出油率，此次实验标志我国随钻测井技术零的突破。009 年，胜利油田研制的随钻密度测井样机在西安成功刻度，并成功完成井下测作业工作。2010 年我国研制成功有可控源的中子孔隙度随钻测井仪在长庆油田1 井区成功实验[5]，这标志着我国已经成为全球掌握中子岩层孔隙度测量方法的家之一。虽然我国测井技术发展迅速，但仍与世界领先水平有一定差距，从测量度到测井产品完整度都有很大进步空间，现阶段我国测井研究仍需要借鉴国外熟测井系统，不断学习国外测井技术，加强国内自主研制水平，打破国外对测井术的垄断是未来国内测井技术研究的重中之重。1.2.2 软件可测性设计技术国内外研究情况

光电吸收截面,伽马射线

第二章随钻密度电源通信模块需求分析及方案设计核库伦场产生作用的现象为电子对现象。上述三种效应是伽马射线与地层物质反应产生的主要现象，伽马射线在不同能量级与地层物质发生反应种类如图 2-1 所示。在实际测井工作中，电子对效应在伽马射线能量高于 1.02MeV 时才会产生，在低能段伽马射线与地层物质发生的反应由光电效应占据主导，而在中能段伽马射线与地层物质发生的反应则由康普顿效应占据主导。通过选择合适放射源，伽马射线与地层物质发生的反应主要集中为康普顿效应与光电效应，仪器通过 2 个探测器获取伽马信号，测量井周地层物质密度值与光电吸收截面(PE)值，光电效应越强则 PE 值则越大。因不同物质的密度可能相近物理性质可能完全不同，经大量实验物理性质与 PE 值紧密相关[7]，本仪器通过 PE 值确定地层岩性，现阶段已知特定岩石 PE 值如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN86;P631.83

【参考文献】