CRO5531轉換短節系統設計與實現

關照星,吳少威,田 江,彭正環

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部,陜西西安710201)

CRO5531轉換短節系統設計與實現

關照星,吳少威,田 江,彭正環

(中國石油集團測井有限公司長慶事業部,陜西西安710201)

基于CRO5531轉換短節接口,實現俄羅斯感應測井儀器與EILog系統遙傳伽馬短節掛接,從而實現俄羅斯感應測井儀器掛接EILog地面系統。轉換短節的DTB及預留的CAN接口核心為FPGA芯片,其軟件設計開發采用MAX+PLUSⅡ,地面軟件在原有基礎上添加儀器動態庫及數據處理動態庫,完成俄羅斯感應測井儀器測井數據的采集和處理。地面測試短節的轉換精度與原面板相比誤差在0.1%以下。通過測井對比包括與原設計配套面板測井資料、雙感應八側向測井資料、陣列感應測井資料對比,曲線重復性、一致性均達到要求。儀器測量精度高,穩定性好,達到了使用要求。

測井儀器;系統掛接;感應測井;接口;曲線對比

0 引 言

俄羅斯感應測井儀器不能掛接于 EILog系統[1],在測井時只是利用測井絞車系統、深度系統以及磁記號配合地面專用面板,每次測井需要連線,操作不便,中間環節增加了測井不穩定因素。通過CRO5531短節與 TCC掛接,實現俄羅斯感應測井儀器與EILog地面系統的掛接,解決使用俄羅斯感應測井儀器專用面板不能組合、通訊不穩、作業時效低的缺點。ElLog系統地面采集處理軟件設計采用的是面向對象的分層設計思想,對所有測井儀器的操作都被封裝在一個動態鏈接庫中[2],可以隨時把新型的測井儀器掛接到系統中,且對系統的使用沒有大的影響,因此可以通過增加俄羅斯感應測井儀器的動態鏈接庫實現測井的控制和地面數據采集處理。

1 CRO5531轉換短節硬件

轉換短節由井下電源板、總線轉接板2塊板組成[3]。總線轉接板將地面下發的命令經過編碼后下發給俄羅斯感應測井儀,同時將俄羅斯感應測井儀上傳的數據解析后通過井下遙傳上傳至地面。地面使用PCI宏核邏輯在FPGA芯片中集成PCI接口,大大提高地面采集板的集成度。地面系統下發的命令通過信號時鐘分離電路和FPGA將命令保存在FPGA的端口中,通過接口電路將命令下發。驅動電路提高上傳數據的驅動能力。

調制電路完成信號的調制和整形,調制電路中變壓器負邊的中心抽頭接隔離變壓器的一端,通過PCM+或PCM-和供電線2給感應儀器供電。總線驅動和隔離完成感應短節與CAN總線連接(見圖1)。

圖1 轉換短節工作框圖

2 CRO5531轉換短節接口

俄羅斯感應測井儀器轉換短節所包含的信息量大,轉換短節與俄羅斯感應測井儀器的接口[4]實現井下數據的采集和傳輸。儀器接口采用D TB、CAN井下總線,協議簡潔明朗,FPGA使用N IOS技術構造井下CPU完成CAN總線功能[5],大大提高了井下集成度(見圖2)。

圖2 轉換短節接口框圖

3 CRO5531轉換短節系統軟件

井下控制系統軟件即混合信號單片機C8051F060采用C51語言編寫。

3.1 主程序和上傳數據中斷服務子程序

主程序首先對C8051F060系統進行初始化,包括對時鐘、看門狗模塊、中斷及輸入輸出交叉端口的配置,然后對從FPGA模塊發送過來的命令進行分析判斷,從而確定當前的命令是測井命令還是通信檢查命令,接著對相應的命令進行編碼并且通過電纜下發給轉換短節;最后解碼接收感應測井儀器上傳的數據(見圖3)。上傳數據中斷服務子程序在DTB總線的上傳時鐘的節拍下將采集到的數據上傳給DTB總線(見圖4)。

圖3 主程序流程圖

圖4 上傳數據中斷服務子程序流程圖

3.2 軟件開發及實現

設計采用的開發工具是MAX+PLUSⅡ。對于復雜的邏輯功能可選擇文本輸入方式,采用V HDL或A HDL語言進行邏輯描述。對于簡單的邏輯功能采用圖形輸入方式,底層的地址譯碼模塊和數據鎖存模塊用VHDL語言編寫程序,程序經過編譯后,產生相應的宏功能模塊。編譯產生的宏功能模塊可在圖形設計文件中像軟件庫中的宏功能模塊一樣被高層設計調用。地址譯碼模塊的源程序為

設計采用自頂向下的系統設計方法,自定義FPGA期間的內部邏輯和管腳,將大部分設計工作放在FPGA芯片內部的邏輯設計中。

4 EILog系統軟件掛接俄羅斯感應測井儀器程序

EILog測井系統采用了面向對象的動態鏈接庫軟件設計思想,在不改動系統軟件的前提下,可方便快捷地配接各種測井儀器。以俄羅斯感應測井儀器的地面處理軟件為基礎,編制適應EILog測井軟件的動態鏈接庫,從而完成俄羅斯感應測井儀器數據的采集和處理[6]。系統包括 EILog系統動態鏈接庫軟件擴展、升級;修改Resource目錄 Tool.lib文件。

CRO5531轉換短節的測試。為驗證轉換短節對俄羅斯感應測井儀器數據轉換傳輸的精度和準確性,通過俄羅斯感應測井儀器模擬器來實現數據的模擬,模擬器的數據為0～65 536連續變化,這樣可以觀察出數據的準確性,每一幀數據遞增16。通過觀察短節采集的部分原始數據,看出采集的數據是否連續變化,每一位是否正確。

實際應用也可以在地面系統或測試臺架上連接感應儀器測試。以儀器的開環測值數據為例,表1給出了短節測量值與配套面板測值的比較和儀器烤機1 h穩定性測試數據,短節測量值與配套面板測值的相對誤差低于0.1%,儀器烤機1 h其相對誤差仍低于0.1%,信號幅度的變化反映了感應儀器自身的穩定性,因而不作為對短節評價的指標。表明短節的精度及穩定性達到了使用要求。

5 應用效果

為了對短節的使用效果作出評價,進行了對比驗證,包括EILog系統掛接俄羅斯感應測井儀器與俄羅斯感應測井面板的對比試驗井6口,與EILog雙感應八側向的對比試驗井8口,與EILog陣列感應測井儀器的對比試驗井15口。

表1 感應儀器開環信號測試數據(烤機/1 h)

5.1 俄羅斯感應測井轉換短節測井曲線重復性對比

通過23個EILog隊伍在隴東標準井標準化測井,所測資料與標準井建表資料數值一致,工作穩定。圖5是標準化曲線重復性對比圖。

圖5 標準井重復性對比

5.2 俄羅斯感應測井轉換短節與專用面板測井資料對比

圖6是白××井俄羅斯感應測井轉換短節與專用面板測井資料對比圖。圖6中4條對比曲線都幾乎完全重合,曲線形態比較穩定,數值也能很好地反映地層電性。IRXA GJ為短節測井曲線;IRXA MB為面板記錄曲線。

6 結 論

(1)測試數據表明,CRO5331轉換短節轉換精度高,穩定可靠,滿足了實際測井使用的要求。

(2)CRO5331轉換短節實現了俄羅斯感應測井儀器與EILog地面系統的掛接,可作為EILog系統的標準配置,也可以用于EILog測試臺架檢查、調校儀器。

(3)采集的曲線在部分井存在的泥巖四軌,水層深淺感應曲線重合、差異小或曲線關系不正確,油層深淺感應曲線差異大等問題,通過應用俄羅斯感應井眼校正軟件,校正后的曲線符合地質規律,較好地解決了俄羅斯感應儀器采集曲線出現的問題。

圖6 白××井對比圖

[1] 湯天知.EILog測井技術現狀和發展思路 [J].測井技術,2007,31(2):99-102.

[2] 陳江浩,陳文輝.EILog測井系統采集軟件平臺系統設計[J].測井技術,2008,32(3):257-259.

[3] 中國石油集團測井有限公司.俄羅斯感應轉換短節維修手冊[Z].2007.

[4] 王 煒,謝 雁.高速遙傳系統配接DTB總線儀器的接口設計[J].測井技術,2002,26(4):325-327.

[5] 孫欽濤,陳 鵬,陳 寶.基于CAN總線的測井數據采集系統的研制 [J].測井技術,2007,31(4):367-369, 379.

Design and Im plemen tation of CRO5531 Crossover

GUAN Zhaoxing,WU Shaowei,TIAN Jiang,PENG Zhenghuan
(Changqing Division,China Petroleum Logging CO.LTD.,Xi’an,Shaanxi 710201,China)

A CRO5531 crossover,based on its interface,connects Russian induction tool to gamma telemetry tool and finally makes EILog surface system compatible w ith Russian induction tool.The sub’s D TB and CAN bus co re reserved is a FPGA developed by MAX+PLUSⅡ.A dynamic library and a data p rocessing dynamic library are added to the original surface software to achieve Russian induction logging data acquiring and p rocessing.Surface tests haved p roved that not only the sub’s conversion accuracy error is less 0.1%compared to its original panel,but also the curves’repeatability and consistency haved come to the requirements by logging comparison including original panel,dual induction laterallog 8 and array induction logging data.The dow nhole tools have been w ell app lied in p ractice and achieved the logging requirementsw ith higher accuracy and better stability.

logging tool,system compatiblility,induction logging,interface,curve comparison

1004-1338(2010)01-0084-04

P631.81;TE357.1;TE19

A

關照星,男,1970年生,工程師,現在從事測井儀器的維修工作。

2009-07-23 本文編輯 李總南)