测井深度检测系统设计毕业设计.docx

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测井深度检测系统设计毕业设计

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长江大学工程技术学院

毕业设计（论文）

题目名称

测井深度检测系统设计

系部

信息系

专业班级

测控61001班

学生姓名

潘威

指导教师

武洪涛/教授

辅导教师

某某某/助教

时间

2014年1月至2014年6月

长江大学工程技术学院毕业设计（论文）任务书

系信息系专业测控技术与仪器班级61001

学生姓名指导教师/职称武洪涛/副教授

1．毕业设计（论文）题目：

测井深度检测系统设计

2．毕业设计（论文）起止时间：

2013年1月11日～2013年6月1日

3．毕业设计（论文）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）

[1]魏阳，智能深度检测系统设计，南京理工大学硕士论文2012年

[2]冯林，石油测井深度测量系统，《计量技术》2003年04期

[3]郑建生，石油测井光电编码器深度测量系统，武汉大学学报, 1998.1

[4]李军马丁代克编码器深度系统改造，石油仪器，2007.6

[6]STC12C5204.pdf，宏晶科技，

4．毕业设计（论文）应完成的主要任务

（1）查阅文献，了解测井仪器深度的测量方法，测井深度在测井施工和测井资料解释中的重要作用，完成深度测量系统整体方案的设计，2014年3月5日前完成开题报告。

（2）2014年5月1日前完成英文翻译工作，内容在2万个英文印刷字符以上。

（3）设计检测电路，完成测井仪器深度、速度、方向信息的实时检测。

（4）编写测井仪器深度、速度、方向检测和显示的程序。

（5）2014年5月25日前提交毕业设计（论文）初稿，要求排版格式规范，字数在15000字左右。

5．任务书下达日期2014年1月11日指导教师（签字）

长江大学工程技术学院

毕业设计（论文）开题报告

题目名称

测井深度检测系统设计

系部

信息系

专业班级

测控61001班

学生姓名

潘威

指导教师

武洪涛/教授

辅导教师

开题报告时间

2014年3月9日

测井深度检测系统设计

学生：

潘威，信息系

指导教师：

武洪涛，信息系

一、题目来源

本题目来源于生产实际.

二、研究的目的和意义

在油井探测中，井深是计算各种地层参数的重要基础数据之一，能否准确地记录油井参数测量仪器的下放深度，将直接影响到对各种测试资料的收集与分析。

因此深度控制技术在油田的勘探开发中特别受到关注与重视。

如何减少深度误差准确的定位油、气、水层，也是测井工作者不断探讨的一个焦点。

本课题研究了一种基于电缆磁标记法的高分辨率井深测量方法，通过对电缆磁标记的测量计数，记录井深的大数，再采用相关测速方法通过测量电缆的实时速度和相对时间，计算出相对每个磁标记点的位移，从而实现两个磁标记点距离的细分，以达到高分辨率的目的。

论文对磁标记法高分辨率井深测量方法进行了探讨，研究了相关测速的可行性。

并研究了井深测量的系统方案，了解了注磁器与消磁器设计，DSP信号采集与处理电路设计，

并进行了相应的系统软件编程。

通过实验分析，该系统采用的测量方法既避免了传统的马丁代克的方法中因测量轮打滑，又克服了单纯电缆磁标记法的分辨率低的缺点，满足了油井深度测量中的分辨率要求。

由于采用了脉冲磁场注磁和消磁和DSP处理器，使其具有小型化，便于携带等优点，适合使用。

具有一定的研究和实用意义。

三、阅读的主要参考文献

[1]刘文静．动态数控双侧井仪的研究[D]．西安：

西安理工大学，2000：

1．

[2]李梅．油田井深测试系统的研究[D]．新疆：

新疆大学，2005：

2．

[3]宋永强．深度信号的鉴相方法[J]．测井技术信息，2004，（4）：

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[4]梁承名．测井中深度测量的研究[J]．测井科技，2004，

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[5]林其伟，冯桂，测井电缆的拉伸校正[J]．江汉石油学院学报，1994，16（增刊）：

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[7]董德松．JH-1型电缆深度记号加配仪[J]．测井技术，1998，22

（1）：

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[8]柯涛．自动深度磁记号系统[J]．石油仪器，2001，15

（2）：

16-18．

[9]马洪飞，王毅，徐殿国．非接触式钢丝绳计长仪[J]．金属制品，1999，25（6）：

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[10]李昔华，刑宏，严学书．钢丝绳在线测长仪的研制[J]．重庆工商大学学报（自然科学版），2006，

23（3）：

263．265．

[11]蔡少川，施文康，毕浩然．互相关测速虚拟仿真的实验方法[J]．实验室研究与探索，2006，

25（10）：

1198．1199．

[12]王伟．基于相关测速法的热轧材速度测量[J]．兰州理工大学学报，2004，30（6）：

79-80．

[14][日]末田正，徐其荣译．电磁学[M]．北京：

科学出版社，2003；181—185．

[15]张超．延长测井电缆使用寿命的方法探讨[J]．测井技术，2003，27（增刊）：

82，

[16]陆才．金属磁性材料[M]．北京：

科学教育出版社，1961：

121．

[17]MakerJ．Magneticfieldtechniquesfortheinspectionofsteelunderconcretecover

[J]．NDTandEInternational,1995，28

（2）：

35-40．

[18]张祖信．脉冲磁场注磁的若干问题探讨[J]．磁性材料及器件，2000，31（5）：

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[20]刘永宏．测井电缆长度误差剖析和处理[J]．西部探矿工程，2006，（11）：

183．

[21]左公宁，夏平畴．强磁场发生器的设计[J]．高电压技术，2003，29

（2）：

4649．

[22]李伟．强电流脉冲控制的现代永磁起重吸盘的研究与设计[D]．武汉：

武汉理工学，2003：

11．12．

54参考文献

[23]傅建国，张志臣．工件剩磁的消磁方法和消磁后的检验[J]．组合机床与自动化加工技术，1994，

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[25]曾正华．脉冲大电流测试技术研究[D]．南京：

南京理工大学，2006：

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[27]强锡富．传感器[M]．北京：

机械下业山版社，2001：

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[28]沈建红，黄伟志，彭永胜，王太勇．滤波器在霍尔传感器的信号调理电路中的应用[J]．仪器

仪表用户，2004，11（4）：

43．44．

[29]RickBitter，TamiMohiuddin，MattNarcotic．LabVIEWAdvancedProgrammingTechniques[M]．NewYork：

CRCPressLLC，2001：

1-2．

[30]侯国屏，王砷，叶齐鑫．LabVIEW7．1编程与虚拟仪器设计[M]．北京：

清华大学出版社，2005：

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[31]刘爱珊．数字信号处理及DSP芯片的发展前景[J]．光通信研究，2001，（5）：

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[32]刘和平．TMS320LF240XDSP结构、原理及应用[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2002．．

1-2．

[33]赵鑫，金宁德，工化祥．相关流量测量技术发展[J]．化工自动化及仪表，2005，32

（1）：

1-5．

[35]王念旭．DSP基础与应用系统设计[M]．北京：

北京航空航天大学出版社，2001：

15．

四、国内外现状和发展趋势

早期的油田井深测试系统有美国生产的应用电子系统、法国地质服务公司的HP1000录井系统和Dresser的电测设备。

应用电子系统通过专用的传感器经过井管连接处产生一串连续小规则脉冲信号，该信号经过其配备的外接电路被转换为一个声音后，由工作人员根据听到声音的总数计算井深。

应用电子系统测试过程中常会因网压的变化或传感器碰撞管壁等其它因素产生的干扰信号转换为声音而导致井深测试结果小精确“。

法国地质服务公司的HP1000录井系统和Dresser的电测设备使用光学编码器对传感器在旋转的过程中产生相位差90度的双脉冲信号鉴相计算井深。

普通的鉴相方法是通过D触发器首先锁存一路脉冲，将其与另一路脉冲比较，判断旋转的方向。

这种方法有一个非常难以克服的缺点，当传感器在一个方向来回颤动的时候，如跳钻频繁，鉴相器往往失控而造成误鉴相，如果没有软件来判别控制，长期使用后的累计误差是相当大的。

因此，这种方法必须和计算机结合起来才能进行高精度的深度测量。

确定井深最直接的方法是测量井眼中电缆的移动距离，通过测量测井电缆的下放长度，就可以知道油井的深度。

美国石油工业最初的标准是采用100英尺的测量钢卷尺，这个钢卷尺是美国标准局制造的，它用来在钻机上测量钻杆和套管。

事实上，钻工利用100英尺的钢卷尺测量从井眼中拉出的钻杆长度以确定井的总深度。

随着钻井技术的不断发展，电缆测井深的方法也逐步改进。

现在普遍采用在电缆上打印磁标记的方法来进行井深测量，每隔一定距离就在电缆上打印一个磁记号，同时对磁记号的个数进行统计，最后根据磁记号的个数就可以确定油井的深度。

但由于测井电缆是负重作业，在打印磁记号时必须考虑电缆的受力和受热时的伸长“’。

因此，必须使电缆做磁记号时的负荷与对应长度时的实际负荷相等。

为了使所作磁记号的长度更准确，电缆作记号的工作最好直接在井上自动进行，这样可以避免用测量带进行手工测量时的误差。

石油工业中也用电缆测量井深。

考虑到电缆的机械拉仲、飞弹性形变、温度、浮力、泥浆压力、潮汐效应、测量方式以及其它的因素，会对测量精度形成制约，采用许多与之相关的误差方法来进行校正“1。

在电缆类型、仪器重量、泥浆密度已知的情况b，电缆测量深度的绝对误差是深度的函数，其大小随深度增加而增加。

实践中发现，经校正之后，电缆的绝对误差约为1／1000，但实际上当出现以下因素时会使这一精度变得更糟。

例如不严格遵守深度控制步骤，没有考虑电缆滚筒与钻台问的距离，或者电缆较新，并产生永久性拉伸、或者是深度测量设备的刻度较差等。

所以在测量中尽管使用了许多相关的误差方法来校正，测量的结果还是会因实际操作的差异而出现误差。

如今，随着科学技术的发展及计算机技术的广泛应用，国外出现了许多高精度的测井设备，我国一些科技发展公司和地质科学勘查技术研究所也设计生产出自己的先进测试设备，如y一测试仪，录井仪、动调式陀螺测斜仪、高精度测斜仪等等。

这些仪器精度高，功能齐全，可以在测试过程中将有关油井的许多动态参数一次测得。

五、主要研究内容、关键问题及解决思路

5.1主要研究内容

（1）高分辨率井深测量方法探讨。

（2）井深测量系统方案设计。

（3）设计DSP信号采集系统。

（4）编制数据处理软件。

5.2关键问题

磁标记的方法，信号采集处理系统的构建

5.3解决思路

铁磁性材料的磁导率比空气的磁导率至少大100倍．当用一个充装置对被检测点的铁磁材料磁化后，会在铁磁材料上产生剩磁。

其剩磁的磁场强度分布以该点为中心沿两级迅速衰减一旦运动中保留剩磁的那段铁磁材料通过磁检测装置将会被检测到[10]。

根据这个原理从而设计出以下测量方案。

电缆绞车转动以一定速度带动电缆通过A、B两个固定轮中间的a、c两点如图1

置a、c之间的距离L为1米。

图1总体方案设计原理图

首先在a点放置一个磁标记器，在b点与c点各放置一个磁性检测器，由处理器控制磁标记器在a点做第一个磁性记号，然后电缆运动使第一个磁记号到达探头c时，被磁性检测器检测到，处理器将采集到的这点磁信号记录下来，当磁标记到达c点时处理器立即控制注磁器在a点做第二个磁标记，同时使磁标记个数N加一，所以当检测到第N个磁标记的时候电缆的位移S=LN。

其分辨率为L。

为了使分辨率得到提高，在b点再加