油水井瞬变电磁探测仪器的电路优化

发布时间：2017-10-17 18:04

  本文关键词：油水井瞬变电磁探测仪器的电路优化

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【摘要】：随着我国大多数油田逐渐进入中后期开采阶段,开采环境不断恶化。一方面,套管损伤情况变得越来越普遍,对生产效率造成了巨大的影响;另一方面,储层环境也发生了一定的变化,裸眼井测井资料对提高采收率几乎起不到任何作用。近年来,瞬变电磁测井技术的出现极大程度地缓解了这些问题。然而,我国瞬变电磁测井仪器仍处在起步阶段,还有许多问题亟待解决。本文在已有的瞬变电磁测井技术基础上,重点研究油水井瞬变电磁探测仪器的电路优化设计问题。本文首先介绍了瞬变电磁法井下探测的基本原理,建立了井中柱状分层模型并给出了瞬变电磁响应的正演推导过程。然后从发射线圈、发射电流和关断时间三方面因素出发,分析了发射源参数对瞬变电磁响应的影响,并对发射线圈、驱动电路以及发射桥路单元参数进行了优化设计。在此基础上,建立了接收线圈理论模型并分析了其相应特性,并优化设计了前置放大电路、低通滤波电路以及数据采集部分的可变增益衰减放大电路、积分电路以及弱信号隔离电路的电路参数。此外,结合三轴向重力加速度传感器和三轴向磁通门实现了测斜仪与瞬变电磁探测仪器的组合,通过测斜电路所测数据推算出井斜角及方位角,对仪器的偏心校正提供数据支撑。其次,本文还对瞬变电磁探测仪器的地面控制系统进行了优化设计,主要包括:PCB布局及布线优化,单芯测井电缆直流载波通信系统中的滤波电路优化;在深度测量电路中加入了光耦隔离电路,采取双MCU实现了深度数据与井下上传数据同步传输;选取带光电隔离的RS232转USB接口。最后,在整体系统电路优化的基础上,开展了大量的室内调试与油田现场整机探测试验,试验结果表明优化后的电路能够有效提高瞬变电磁探测系统的准确性和可靠性,对仪器的探测性能确实有很大的改进,为油田老井降低损耗、提高产量提供了重要的技术。
【关键词】：油水井 瞬变电磁 电路优化
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE927
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 国内外测井仪器研究现状及其发展趋势9-11
• 1.2.1 瞬变电磁法套后介质识别探测技术9-10
• 1.2.2 油水井瞬变电磁套管损伤检测技术10-11
• 1.3 本文主要研究内容11-12
• 第二章 油水井瞬变电磁探测仪器发射电路优化12-28
• 2.1 瞬变电磁探测基本原理12-13
• 2.2 瞬变电磁探测井中柱状分层模型的建立13-14
• 2.3 发射波形的选取14-15
• 2.4 发射源参数对瞬变电磁响应的影响分析15-24
• 2.4.1 瞬变电磁响应的正演计算15-20
• 2.4.2 发射线圈对时间域电磁响应的影响20-21
• 2.4.3 发射电流大小对时间域电磁响应的影响21-22
• 2.4.4 关断时间对时间域电磁响应的影响22-24
• 2.5 发射系统硬件模块设计及优化24-27
• 2.5.1 发射线圈参数优化24-25
• 2.5.2 驱动电路参数优化25-26
• 2.5.3 发射桥路单元优化26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 油水井瞬变电磁探测仪器接收电路优化28-44
• 3.1 接收线圈的建模及响应分析28-32
• 3.1.1 接收线圈的等效模型28-29
• 3.1.2 接收线圈的过渡过程29-30
• 3.1.3 接收线圈在阶跃脉冲下的响应分析30-32
• 3.2 接收线圈的结构参数与电参数的关系32-33
• 3.3 接收系统硬件模块设计及优化33-41
• 3.3.1 抗饱和前置放大电路优化33-34
• 3.3.2 低通滤波电路优化34-35
• 3.3.3 数据采集系统优化35-40
• 3.3.4 弱信号隔离电路优化40-41
• 3.4 测斜技术41-43
• 3.4.1 测量原理41-42
• 3.4.2 测斜电路42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 油水井瞬变电磁探测仪器地面控制系统优化44-53
• 4.1 地面控制系统硬件总体方案44
• 4.2 直流载波数据传输电路优化44-46
• 4.3 深度计量电路模块优化46-50
• 4.3.1 深度计量系统的基本原理46-47
• 4.3.2 光电耦合电路47-48
• 4.3.3 脉冲计数电路优化48-49
• 4.3.4 深度数据与井下数据同步研究49-50
• 4.4 计算机通信接口电路优化50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 系统电路调试与试验研究53-62
• 5.1 硬件电路调试53-57
• 5.1.1 井下发射电路发射电流波形测试53-54
• 5.1.2 井下接收电路信号放大及滤波调试54-55
• 5.1.3 井下积分电路调试55-56
• 5.1.4 地面系统硬件电路调试56-57
• 5.2 电源调试57
• 5.3 系统整机联调57-61
• 5.3.1 室内模拟试验57-59
• 5.3.2 室外测井现场59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 主要完成工作62
• 6.2 创新点62-63
• 6.3 工作展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士期间发表的学术论文68-69

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