随钻中子测井仪数字模块设计及软件可靠性研究

发布时间：2020-04-14 02:02

【摘要】：孔隙度是地层评估的重要参数,随钻中子测井仪利用放射性测井原理,在钻井的同时对地层孔隙度进行测量。数字模块作为随钻中子测井仪的核心组成部分,控制高压板、模拟板和井径板完成中子脉冲、井眼几何信息以及相关辅助参数的测量及存储,并完成孔隙度的实时计算。此外,数字模块对中控系统下发的指令进行解析,并控制仪器执行指令内容。数字模块作为软硬件综合系统,其稳定可靠工作是仪器完成地层参数测量的基础。本文依托国内某油田技术服务公司承担的国家科研项目,对数字模块的软硬件设计展开研究,并对其软件可靠性进行分析。本文首先介绍了随钻中子测井仪电路架构,并对数字模块功能需求进行分析。在此基础上,给出数字模块硬件设计方案,将其划分为主控电路、通讯电路、电源转换电路、电源监测电路、环境参数测量电路以及数据存储电路,并对详细电路设计展开描述。随后,本文分析了数字模块软件需求,给出软件功能框图,从提高软件可靠性、可维护性及复用性角度出发,将数字模块软件划分为功能层和应用层。功能层以功能为特性,形成通讯服务、存储服务等功能模块,应用层在此基础上,实现与测井作业相关的应用设计。本文对功能层和应用层的设计进行了详细描述。在数字模块软件设计的基础上,本文利用测试数据对数字模块软件可靠性进行分析。一方面,应用FMECA(Failure Modes Effects and Criticality Analysis)方法对软件故障模块、故障模式及故障原因进行划分,并识别数字模块软件中具有较高危害度的故障模块,有针对性地对其进行改进。其次,应用NHPP(Non-Homogeneous Poisson Process)类软件可靠性增长模型中的G-O模型和Delayed S-shaped模型对数字模块软件剩余故障数进行预测,并通过模型评估方法对两种模型的预测性能进行评估,从而选取预测结果中的最优解。最后,本文描述了数字模块功能测试及功耗测试,并对测试结果进行了分析。测试结果表明,数字模块实现了相关项目所要求的各项功能,满足其性能指标要求。
【图文】：

频率响应,低通滤波器

图 2-10 阶低通滤波器频率响应 ADC 单元对滤波器输出的信号进行采样转换。该 ADC精度达到 0.7mV，可在 3us 内完成转换。此外，测井作业室温至 150℃范围内变化，为减小温度变化对 ADC 采集特性的外部电压基准芯片为 ADC 提供基准电压。存储电路设计井作业中，井下仪器与地面系统的数据传输采用泥浆脉冲冲通讯原理，井下仪器对数据进行编码并通过驱动电路产压力脉冲，地面系统对该泥浆压力脉冲进行接收和解码，前，业界实际使用的泥浆脉冲通讯的数据传输速率不超过器每个测井周期的数据为 64Bytes，将其全部实时上传显钻测井作业，仅将中子孔隙度等少量关键数据实时上传至存放在仪器本地，等待仪器出井后，，再通过数据接口进行

中子测井仪,数字模块,实物

电子科技大学硕士学位论文第五章数字模块测试及结果分析本章对随钻中子测井仪数字模块的测试内容进行阐述，并通过测试结果模块设计的正确性。首先对数字模块的通讯、存储、环境监测以及电源要功能进行独立测试，以验证功能模块的完整性和正确性。随后，通过对数字模块在室温~150℃范围内的功耗进行分析。最后，搭建随钻中子整系统并运行测井模式，通过对测井数据的分析验证数字模块对孔隙度确性。图 5-1 和表 5-1 分别为随钻中子测井仪数字模块实物图和本章测的工具列表。
【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】：TE151;TP311.52

【参考文献】