測井資料分析系統(tǒng)接口的電路設(shè)計

龐曉君 陳嘉恒

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 三河 065201；2.中國石油集團測井有限公司西南分公司，重慶 401120)

0 引言

聲波、電法、放射性等各種測井方法均反映了地層某一方面的物理屬性。為了充分的研究井壁地層的巖石物理規(guī)律，發(fā)現(xiàn)和評價油氣藏，必須綜合運用各種測井方法，并結(jié)合鉆井與錄井資料，進行綜合分析研究。

1 測井資料標(biāo)準(zhǔn)化方法分析

直方圖法。同一個地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)地層的各種測井響應(yīng)特征趨于穩(wěn)定，因此不同井的同地層各測井響應(yīng)值的頻率分布和取值范圍基本一致，基于此理論，對各井的測井響應(yīng)生成頻率直方圖，通過巖心刻度法將不同井的測井響應(yīng)值歸一化到標(biāo)準(zhǔn)井中，確保各個油井?dāng)?shù)據(jù)的精準(zhǔn)度和標(biāo)準(zhǔn)化水平。

重疊曲線法。以與關(guān)鍵井同一標(biāo)準(zhǔn)層的測井曲線相同的方式繪制工作區(qū)中每個井的標(biāo)準(zhǔn)層的測井曲線(通過巖心校準(zhǔn))。通過移動和重疊曲線，最小移動被計算為每個井的測井曲線的校正量。

骨架值分析法。孔隙度測井資料是分析儲層性質(zhì)的重要組成部分，中子-密度交匯圖版法是根據(jù)純巖石的測井響應(yīng)特征構(gòu)建出一張理想的圖版，同一地區(qū)不同井的標(biāo)準(zhǔn)層之間，測井響應(yīng)值投影到交會圖版上，應(yīng)基本處于同一區(qū)域，以標(biāo)準(zhǔn)井為刻度，可校驗各油井的密度測井響應(yīng)值。

構(gòu)造深度趨勢法。位處于某構(gòu)造上的同一標(biāo)準(zhǔn)層，測井響應(yīng)值會隨著深度的變化而變化。研究表明，當(dāng)同一標(biāo)準(zhǔn)層的埋深差異超過500m 時，聲波、密度、伽馬等測井值受地層壓實作用影響，會按一定的規(guī)律發(fā)生變化。因此，需構(gòu)建測井響應(yīng)深度趨勢標(biāo)準(zhǔn)化模型。

2 測井資料分析系統(tǒng)接口電路硬件設(shè)計

為了實現(xiàn)所述測試工具的通信總線，有必要提供的配套儀器總線接口，基于芯片上的總線接口控制裝置，并且所述位地址總線之后的總線測試接口電路的硬件結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)總線被擴展。實現(xiàn)測井儀通訊總線測試的前提是必須要提供相匹配的儀器總線接口，總線測試接口電路硬件結(jié)構(gòu)圖(圖1)，利用芯片作為總線接口控制裝置的核心，延伸的位地址總線和數(shù)據(jù)總線等電路板，連接后，該設(shè)備將作為總線緩沖區(qū)和驅(qū)動程序。與其他電路板連接時，該設(shè)備將用作總線緩沖器和驅(qū)動器。由于該設(shè)備沒有總線控制器，因此可以使用內(nèi)置在單片機和芯片驅(qū)動器中的總線控制器來實現(xiàn)總線接口。為了與以往測井儀器的總線接口兼容，該器件用于實現(xiàn)差分和單端時鐘信號之間的轉(zhuǎn)換。總線接口由四通道的高速磁隔離芯片分離和總線接口由光耦合器隔離。為了減少儀器模塊、測試系統(tǒng)之間的干擾，所有總線接口需要與通過高速數(shù)字電路系統(tǒng)的隔離裝置隔絕。電路板的電源部分通過數(shù)字電源和模擬電源進行隔離，模擬地和數(shù)字地通過點連接進行隔離和布線。這可以很大的降低電路系統(tǒng)的功率抖動，防止模擬電路和數(shù)字電路之間的干擾。

3 測井資料分析系統(tǒng)接口電路軟件設(shè)計

圖1 總線測試硬件接口電路圖

總線接口電路板測試軟件設(shè)計可以拆分為兩個步驟：程序設(shè)計和單片機程序的設(shè)計(圖2)。本設(shè)計方案基于硬件描述語言，利用這種語言，可將系統(tǒng)接口電路的設(shè)計從頂層到底層(從抽象到具體)逐層地描述自己的設(shè)計思想，按照功能劃分，將復(fù)雜的系統(tǒng)接口電路劃分成多個子模塊，同時在頂部層使用框圖到子模塊連接，這種設(shè)計方法具有簡單、直觀、易于擴展等特點。經(jīng)過擴展的總線模塊就可以實現(xiàn)和外部系統(tǒng)交互的功能，共享的雙口可接收來自單片機的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)臨時緩存。頂層控制邏輯模塊主要是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫功能。內(nèi)部配置實現(xiàn)發(fā)送和接收存儲，其主要做用是緩存發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)；接收和發(fā)送狀態(tài)控制器主要是實現(xiàn)狀態(tài)交互控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。測試任務(wù)控制模塊，主要是實現(xiàn)任務(wù)類型判斷，并控制任務(wù)發(fā)送和接收狀態(tài)的功能；串行收發(fā)器由計數(shù)器和移位寄存器組成，并在控制模塊的協(xié)調(diào)下發(fā)送和接收狀態(tài)。單片機程序主要是實現(xiàn)控制總線接口讀寫數(shù)據(jù)緩存。

圖2 分析系統(tǒng)接口硬件電路

所設(shè)計的總線接口需要模擬遠(yuǎn)程傳輸短節(jié)來控制測井儀，用于檢查整機或井下工具的主控制器是否處于正常工作狀態(tài)，其主要功能是向測試儀器或代碼段發(fā)送控制命令，并接收返回的數(shù)據(jù)。由于控制器的集成，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層集成了數(shù)據(jù)的編碼、解碼以及驗證功能，用戶不需要進行大量的編程工作，只需要針對特定的邏輯在應(yīng)用程序?qū)舆M行編程即可。在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，定義了用于控制器配置的通信協(xié)議，初始化系統(tǒng)之后，將啟動測試任務(wù)。測試任務(wù)啟動后，進入中斷查詢狀態(tài)。當(dāng)中斷發(fā)生時，讀寫緩存操作。如果要保存任何數(shù)據(jù)，將其放入共享的雙端口，清除中斷標(biāo)志，然后在任務(wù)完成后退出。效果幀的標(biāo)題和控制段包含幀類型、源地址、目標(biāo)地址、數(shù)據(jù)段長度等信息。測試電路板接收到有效幀啟動段后，分別緩存控制段、數(shù)據(jù)段和校驗段，并對控制段和數(shù)據(jù)段進行校驗。最后對計算結(jié)果和校核部分進行了對比分析，判斷母線是否有誤差，并對誤差進行定位。如果總線幀是正確的，則分析總線幀的數(shù)據(jù)段。

4 結(jié)語

由于測量原理的差異性，不同測井儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與總線架構(gòu)具有較大差異性，測井儀器的測試設(shè)備通常需要專用的測試電路，這對測試、檢測等工作帶來不便。根據(jù)成像測井儀器總線的特點，將成像測井儀器的所有總線接口集成在一起，設(shè)計了總線測試接口，可用于各種測井儀器的測試。通用型總線測試接口電路板的設(shè)計，使不同類型測井儀的檢測和調(diào)試分割變得方便簡單，即使是非專業(yè)人士可以快速確定整個儀器和每個子的工作狀態(tài)，極大地提升了儀器診斷效率。