摘要：介绍了动电效应测井探测器电子系统的设计。该电子系统由主控电路、声激励电路、电激励电路和电、声信号处理及采集电路组成,各功能电路通过自定义高速仪器控制总线互联,形成分布式架构。该电子系统广泛使用CPLD/FPGA实现总线协议和子系统控制功能,并在电、声信号处理及采集电路中运行NIOS系统,完成本地数据采集控制和数据处理的功能。主控电路运行μC/OS-II嵌入式操作系统,实现系统实时控制。整个电子系统经过实验室高温测试和水池实验及现场测井实验,得到了良好的测试数据,系统运行稳定可靠。

摘要：传统的固井质量评价声波测井技术不再适用于日益增加的轻质水泥固井工程。通过分析各种固井质量声波评价技术所采用的模式波,利用广义反/透射系数法和传播矩阵法研究了脉冲回波技术中套管井模型各界面的响应。对零阶反对称泄漏Lamb模式波在轻质水泥固井质量评价中的应用前景进行了探讨;利用有限差分法数值模拟,分析了接收波形和波场快照。结果表明,脉冲回波技术在轻质水泥固井质量评价及第II胶结界面评价方面存在局限。将合适频率的超声波以某个合适的角度和声源频率倾斜入射时能有效识别来自第II胶结面的反射信息,并可结合声衰减及声阻抗的交会信息评价轻质水泥固井质量。给出了仪器设计时测量频率、换能器发射角、测量源距及间距选取建议。

摘要：为了保证随钻声波测井仪在井下长时间高效率工作,需要对电源管理板进行高效管理;根据随钻声波测井仪电子系统的供电特点设计了电源管理控制电路,低功耗微处理器PIC单片机根据随钻测量系统的指令对电源电路开关阵列进行控制,通过CAN-UART对主控板进行工作参数下发,利用实时钟电路提供的时间信息完成对井深和井下存储数据的映射,实现对随钻测井仪间歇式定时工作目的;实验测试结果表明,电源控制电路功耗为0.116 W,开关通断时间为微秒级,输出电压稳定;经实际应用满足了随钻声波测井仪的实际工作需求。

摘要：在测井仪器的制造和维修过程中,调试台架可以提高检测、故障诊断的科学性和工作效率。为了保证被测试单元处于安全的供电环境中,调试台架需要对低压电源的输出进行监测和控制。基于ARM7+μClinux的嵌入式架构,设计了低压电源管理模块;采用了FPGA+STM32单片机的分布式采集控制系统,实现了对各电源的电压和电流的采集以及同时输出的通断控制;上位机软件通过超压、限流设置,实时显示电压和电流等策略,实现了供电模块的安全监控。将该系统应用到调试台架中,对仪器的不同单元进行调试,能够满足安全调试的需求。

摘要：基于USB3.0开发了一种用于声波测井数据通信的调试接口和相应的上位机软件。以USB控制芯片CYUSB3014和逻辑控制器EP4CE22F17C8为核心设计了一种可靠的声波测井仪接口电路,设计了基于CAN总线和RS485总线接口的测井仪器互联总线。基于USB3.0主控芯片编写了USB接口协议的固件程序,设计了基于FIFO的USB接口数据传输、外扩总线管理等FPGA测控程序,开发了与接口电路相对应的上位机软件,可以实现对仪器控制命令下发、测井数据上传、文件存储、波形显示等功能。测试表明该方案可以有效稳定传输,满足声波测井仪数据接口的设计要求。

摘要：为解决声波测井仪器中井下数据存储管理问题,在对NAND Flash存储器特点和嵌入式文件系统进行研究的基础上,设计了一款适用于声波测井仪器的井下数据文件管理系统。介绍所设计的井下存储控制电路,提出井下数据文件系统分层实现的软件结构思路,介绍了文件系统的实现过程:包括FatFS文件系统的移植和闪存转换层(FTL)的实现过程,说明了底层驱动层的实现和应用层的开发。对该文件系统进行了性能和应用测试,测试结果表明,该系统能够实现对测井数据的文件式管理,满足目前声波测井井下存储的需求。该设计的实现不仅提出了一种井下数据存储管理的有效解决方案,有利于声波测井仪器进一步升级和改造,而且对其他嵌入式文件系统开发也具有一定参考价值。

摘要：目前随钻声波远探测测井技术受到大振幅井孔模式波的干扰、声源斜入射于井壁的影响,导致回波传播路径长,来自井旁异常体的回波信号的信噪比往往很低。针对上述不足,提出了一种由相控线阵声波辐射器及其邻近的柱面阵声波接收器组成的随钻声波远探测测井方案。井下相控线阵声波辐射器辐射的声波近乎垂直入射于井壁,能够在地层中产生尽可能多的纵波。声波接收器离发射器很近,可以接收沿较小的声学路径传播的井旁异常体回波信号,从而提高回波信号的信噪比。此外,应用柱面阵声波接收器可以获得准确的方位测量结果。采用三维有限差分方法对新方法进行初步数值模拟,结果表明井内声源在井旁地层中产生纵波和横波,其中纵波主要沿垂直于井轴的方向传播,横波主要沿井眼上下侧向传播,这说明纵波更有利于探测距离井轴较远的井旁异常体;来自井旁地层界面的PP回波的到时与方位呈现出近似的正弦关系,不同方位接收的波形极性相同、幅度不同,具有相似性;最靠近地层界面所在方位的接收单元接收的PP回波到时最早,振幅最强;随着地层界面越来越远,PP回波到时越来越晚,振幅越来越小。将新方法与现有方法进行对比,结果表明该方法能够同时压制井孔模式波和增强井外地层中的纵波能量,从而有效增强随钻声波远探测测井回波信号的信噪比。该研究为随钻远探测装置设计和后续的实验研究提供了理论依据。

摘要：为了提高声波测井数据采集的精度,利用MATLAB设计了一种可以在FPGA中实现的FIR滤波器。根据声波测井数据特点选取汉宁窗设计滤波器。根据FPGA的特征对滤波器系数进行了量化。通过信号仿真分析表明信噪比可提高6 dB。硬件实现后通过对实际声波测井数据的测试表明,信噪比得到明显改善,该方法也可作为数据压缩和抽取时的前端处理。

摘要：针对测井仪器中高速数据缓存的问题,提出了一种基于Nios Ⅱ的静态随机存储器(Static Random-Access Memory,SRAM)控制器的IP核的设计方法,详细介绍了IP核的设计和实现过程并基于一定的硬件平台对SRAM控制器IP核的稳定性进行了测试;测试结果表明,所设计的SRAM控制器IP核能够在高温环境下实现对SRAM的有效管理而且通过修改配置参数就可应用在不同位宽和容量的SRAM上且运行稳定;该设计不仅实现测井仪器中高速数据缓存的管理,也提供了一套SRAM选型测试系统;另外设计介绍的可编程片上系统(System-on-a-Programmable-Chip,SOPC)开发流程对其它SOPC系统开发也具有一定的参考价值.

摘要：为解决现有声波测井仪探测深度浅、方位分辨率有限的问题,研制了方位远探测声波测井仪,该仪器的关键技术之一是有源发射声系和有源接收声系的结构设计,配套的电子系统是实现这种声系结构的关键部件。采用阵列化传感器与多通道电子系统一体化的设计技术,设计了由主控电路、多节点接收采集电路、相控激励电路构成的仪器电子系统。基于主节点和多个子节点的模式实现仪器电子系统互联,将主控电路设计为主节点,其他电路设计为多个数字化功能子节点,通过专用的仪器模块互联总线实现仪器内部各节点互联。现场实验测量得到的波形信噪比高,波形特征清楚,单极方位模式在实验中的探测深度约为40 m。方位远探测声波测井仪电子系统实现了声波远探测大动态范围信号的采集,能够满足方位远探测声波仪器的测量要求,为仪器在多方位大探测深度测量模式下提供可靠且高信噪比的测量数据。