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三维声波测井仪井下主控电路模块设计

发布时间:2018-10-31 07:45
【摘要】:石油作为消耗品,随着人类的不断开采,勘探深度的不断加深,测井难度也越来越大,不断对测井设备和仪器提出更高的要求,因此更先进的测井仪器的研发刻不容缓。井下主控电路模块是三维声波测井仪核心模块之一,其为地面系统与采集处理模块之间的传输纽带,同时也是井下采集流程控制中心。三维声波测井仪是基于交叉偶极声波测井仪器基础上发展而来的,作为声波测井仪器技术中较为先进的前沿的测井仪仪器,包含目前所有的测井模式(偶极、单极和斯通利波),可实现对多频带的声波进行测量,得到井眼径向、周向及轴向的变化情况,从而获得对地层全方位特性的描述。三维声波测井仪具有实时测井、高分辨率以及提供丰富的地层信息的特点,而这些特点的体现都是建立在大量的声波数据上,因此,实现大数据量、远距离、高速的传输系统成了三维声波测井仪的关键技术之一,而井下主控电路模块作为通信中心,高速传输技术的实现就成了其关键技术,同时也是该模块的技术难点。针对三维声波测井仪工作原理及设计要求,重点介绍三维声波测井仪井下仪器高速传输系统及控制模块的设计。首先,详细阐述三维声波测井仪井下高速传输系统设计,包括LVDS拓扑结构、硬件电路设计、阻抗匹配设计、8B10B编解码设计;然后,基于“FPGA+DSP”架构的总体设计方案对主控电路模块设计做了详细说明,包括控制模块硬件电路架构设计、与地面系统通信的EDIB总线和McBSP接口设计、100kHz同步串行通信接口设计、采集流程时序分析、基于DSP的采集控制软件设计及基于FPGA的逻辑设计。最后,针对主控电路模块设计做了一系列测试及结果分析。通过对三维声波测井仪的实际测井的数据分析,其结果验证了主控电路模块设计的可行性,模块设计满足了三维声波测井仪的设计需求。
[Abstract]:As consumables, with the continuous exploitation of human beings and the deepening of exploration depth, logging is becoming more and more difficult. Therefore, the development of more advanced logging tools needs more and more advanced logging equipment and instruments. The downhole main control circuit module is one of the core modules of the 3D acoustic logging tool. It is the transmission link between the surface system and the acquisition and processing module, and it is also the control center of the downhole acquisition flow. Three-dimensional acoustic logging tool is developed on the basis of cross dipole acoustic logging tool. As an advanced tool in acoustic logging tool technology, it contains all the current logging modes (dipole, dipole). Unipolar and Stonleigh waves can be used to measure acoustic waves in multiple frequency bands, and the radial, circumferential and axial variations of borehole can be obtained, thus the all-directional characteristics of the formation can be described. Three-dimensional acoustic logging tool has the characteristics of real-time logging, high resolution and rich formation information, and these characteristics are based on a large number of acoustic data, so, to achieve a large amount of data, long distance, High-speed transmission system has become one of the key technologies of 3D acoustic logging tool. As the communication center, the realization of high-speed transmission technology becomes the key technology, and it is also the technical difficulty of the module. According to the working principle and design requirements of 3D acoustic logging tool, the design of high speed transmission system and control module of 3D acoustic logging tool is introduced. First of all, the design of 3D acoustic logging tool downhole high-speed transmission system, including LVDS topology, hardware circuit design, impedance matching design, 8B10B codec design; Then, the design of the main control circuit module based on "FPGA DSP" architecture is described in detail, including the design of the hardware circuit architecture of the control module, the design of the EDIB bus and McBSP interface for communication with the ground system. The design of 100kHz synchronous serial communication interface, the timing analysis of acquisition flow, the design of acquisition control software based on DSP and the logic design based on FPGA. Finally, a series of tests and results analysis are made for the design of the main control circuit module. Through the analysis of the actual logging data of the 3D acoustic logging tool, the results verify the feasibility of the design of the main control circuit module, and the design of the module meets the design requirements of the 3D acoustic logging tool.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P631.83

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本文编号:2301427

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