井筒震电测井采集控制和传输电路的研究

发布时间：2023-02-15 19:57

　　伴随着全球经济的快速成长,各国对能源的需求日益增加,石油的消耗量呈现增加的趋势。如何准确高效探测并开采石油,成为各国日益关注的重点。在石油勘探当中,基于震电效应的震电测井技术这些年来研究火热。在含有流体的孔隙介质当中会形成一种双电层结构,正负离子分别吸附在固液交界面两侧,当受到外界震动作用后,正负离子会产生相对位移,从而辐射出电磁场,这就是震电效应。震电测井就是采集这个震电信号,通过分析震电信号,可以得到地层的一些参数,这些参数可以作为是否存在石油的重要判断依据。震电信号十分微弱,通常会被背景噪声所淹没,因此设计一套能够采集到震电信号的系统成为了业内研究人员的终极目标。本课题以震电测井技术现有成果为背景,设计井筒震电采集控制和传输电路。主要方法是将FPGA作为采集控制和传输电路的主要控制单元,控制16位ADC采集震电信号并在FPGA内部存储和累加平均处理,通过SPI总线将八路采集控制电路的数据上传到传输控制电路,之后通过UART协议上传到上位机中实时显示震电信号波形。最后采用时间速度相关法处理震电信号,提取出声波沿不同介质传播的速度。本文首先完成了传输控制硬件电路的设计,包括FPGA外...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究历史和现状
    1.3 课题研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 震电测井原理和系统总体设计方案
    2.1 震电测井基本原理
        2.1.1 震电效应
        2.1.2 震电测井系统工作原理
    2.2 系统功能和主要技术指标
        2.2.1 系统电路的功能要求
        2.2.2 系统电路的技术指标
    2.3 系统难点及解决思路
    2.4 系统关键技术
        2.4.1 累加平均法
        2.4.2 SPI总线协议
        2.4.3 UART协议
        2.4.4 信号控制和处理技术
    2.5 系统总体结构框图
    2.6 本章小结
第三章 震电传输硬件电路设计
    3.1 FPGA外围电路设计
        3.1.1 XILINX系列FPGA简介
        3.1.2 FPGA配置电路设计
        3.1.3 FPGA外部时钟电路设计
    3.2 触发信号差分转单端电路设计
    3.3 数字隔离电路设计
    3.4 通信接口电路设计
    3.5 电源管理电路设计
    3.6 PCB设计
    3.7 本章小结
第四章 采集控制和传输控制电路逻辑设计
    4.1 FPGA简介
        4.1.1 FPGA结构和内部资源
        4.1.2 FPGA设计流程
    4.2 VerilogHDL语言
    4.3 采集控制电路逻辑设计
        4.3.1 采集控制电路工作流程
        4.3.2 时钟分频模块逻辑设计
        4.3.3 FSM状态机逻辑设计
        4.3.4 ADC控制模块逻辑设计
        4.3.5 累加平均模块逻辑设计
        4.3.6 采集控制电路数据输出模块逻辑设计
    4.4 传输控制电路逻辑设计
        4.4.1 传输控制电路工作流程
        4.4.2 时钟分频模块逻辑设计
        4.4.3 FSM状态机逻辑设计
        4.4.4 数据接收模块逻辑设计
        4.4.5 UART输出模块逻辑设计
    4.5 本章小节
第五章 震电信号的显示和处理
    5.1 上位机软件开发
        5.1.1 上位机软件功能及界面
        5.1.2 上位机软件操作流程
        5.1.3 上位机软件程序设计
    5.2 震电信号处理的算法开发
        5.2.1 时间速度相关算法原理
        5.2.2 时间速度相关算法测试
    5.3 本章小节
第六章 震电信号实验测试与结果分析
    6.1 实验环境及设备
    6.2 震电模拟井槽实验原理
    6.3 震电模拟井槽实验
        6.3.1 累加平均效果实验
        6.3.2 声波发生器与接收阵列最佳间距实验
        6.3.3 不同环境的模拟井槽实验
    6.4 实验结果分析
    6.5 本章小结
第七章 结束语
致谢
参考文献



本文编号：3743749