随钻中子测井仪主控及数据存储模块

发布时间：2020-11-21 12:29

　　 随钻中子测井技术是随着当代随钻测量技术的兴起而迅速发展起来的新型测井技术。作为一种尖端测井方式,随钻中子测井在钻井过程中同步进行测量,通过实时获取孔隙度等地质参数来定位石油贮存点,在石油勘探过程中发挥着重要作用。目前国外的随钻中子测井技术相对成熟,而国内正处于起步阶段,因此对随钻中子测井技术的研究可以有效地推进国内石油行业的发展。随钻中子测井仪是通过对随钻中子测井技术的研究而研制出来的测井仪器,由地面控制系统和井下数据采集电路构成。主控及数据存储模块是井下数据采集电路的核心,主要功能包含中子数据采集流程控制和测井数据存储两方面。本文首先分析了随钻中子测井原理,结合随钻中子测井仪的电路架构和工作流程,确定了主控及数据存储模块的技术指标及功能实现,并在此基础上给出了模块的总体方案设计。其中,模块的主控部分以MCU+FPGA为基本架构,完成的主要工作有:在作业、刻度以及数据下载三种工作模式下的工作流程设计、与电源通信模块之间的通信协议设计、中子数据采集流程设计、仪器状态信息监测流程设计、高压和模拟模块控制及数据交换流程设计等;数据存储部分以FLASH为基本存储器,主要包含:数据存储区域划分、测井数据存储和高速下载、数据区擦除以及格式化等基本功能。为保证数据存储模块能够准确、高效地管理测井数据,这部分还设计了操作容错机制、存储地址定位设计以及坏块校验设计等。最后,论文阐述了针对所设计模块进行的一系列实验,给出了实验结果。实验内容包含系统通信实验、采集流程控制实验、数据存储功能验证实验以及高温实验等。结果表明,所设计模块的性能指标符合随钻中子测井仪的技术要求。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P631.83
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要内容及结构安排
第二章 随钻中子测井仪主控及数据存储模块方案设计
    2.1 随钻中子测井原理分析
        2.1.1 测井方法分析
        2.1.2 井下数据采集电路简介
        2.1.3 工作流程简述
    2.2 主控及数据存储模块实现功能和技术指标
    2.3 主控及数据存储模块方案设计
        2.3.1 硬件电路设计方案
        2.3.2 数字逻辑设计方案
        2.3.3 软件设计方案
    2.4 本章小结
第三章 随钻中子测井仪主控及数据存储模块硬件电路设计
    3.1 硬件总体结构图
    3.2 控制部分电路设计
        3.2.1 MCU选型及外围电路设计
        3.2.2 FPGA选型及外围电路设计
    3.3 DC-DC降压电路设计
    3.4 环境参数监测电路设计
        3.4.1 加速度监测电路设计
        3.4.2 温度监测电路设计
    3.5 数据存储部分电路设计
        3.5.1 存储芯片需求分析
        3.5.2 数据存储模块电路设计
    3.6 通讯接口设计
    3.7 本章小结
第四章 随钻中子测井仪主控及数据存储模块数字逻辑设计
    4.1 通信及命令解析逻辑设计
        4.1.1 串行通信控制逻辑设计
        4.1.2 命令解析控制逻辑设计
    4.2 采样流程控制逻辑设计
        4.2.1 采样周期控制逻辑设计
        4.2.2 高压、模拟模块控制逻辑设计
        4.2.3 数据发送控制逻辑设计
    4.3 加速度监测控制逻辑设计
        4.3.1 计数测频误差分析
        4.3.2 加速度测量逻辑设计
    4.4 本章小结
第五章 随钻中子测井仪主控及数据存储模块软件设计
    5.1 软件总体流程图
    5.2 中子部分控制软件设计
        5.2.1 通信控制流程设计
        5.2.2 工作模式切换流程设计
        5.2.3 ADC采集控制流程设计
        5.2.4 状态信息更新流程设计
        5.2.5 孔隙度计算流程设计
    5.3 数据存储模块软件设计
        5.3.1 存储器工作指令集
        5.3.2 数据存储模块工作流程设计
        5.3.3 数据存储模块操作容错机制
        5.3.4 数据存储模块地址定位设计
        5.3.5 数据存储模块坏块校验设计
    5.4 本章小结
第六章 模块性能测试与实验结果分析
    6.1 通讯实验
    6.2 采集流程控制实验
    6.3 数据存储模块功能验证实验
    6.4 温度监测实验
    6.5 孔隙度计算实验
    6.6 高温、功耗实验
    6.7 本章小结
第七章 结束语
致谢
参考文献
附录

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本文编号：2892999