测井深度检测系统设计毕业设计Word下载.docx

1、4 李军马丁代克编码器深度系统改造，石油仪器，2007.6 5 徐爱钧，单片机原理实用教程-基于Proteus虚拟仿真，2009-01-01 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

2、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） 毕业设计（论文）开题报告开题报告时间2014年3月9日学 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

3、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，

4、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，2000：12李梅油田井深测试系统的研究D新疆：新疆大学，2005：23宋永强深度信号的鉴相方法J测井技术信息，2004，（4）：11134梁承名测井中深度测量的研究J测井科技，2004，（1）：155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）：37-406陈永昌，杨蜀国可自动校正的电缆注磁仪简介J测井技术，1994，18（4）：276-2807董德松JH-1型电缆深度记号加配仪J测井技术，1998，22（1）：55-568柯涛自动深度磁记号系统J石油仪

5、器，2001，15（2）：16-189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）：37-3910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）：26326511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）：1198119912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）：79-8013日内山晋，姜恩永译应用磁学M天津：天津科学技术出版社，1983：157-23114日末田正，徐其荣译电磁学M北京：科学出版社，2003；18118515张超

6、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，1961：12117 Maker JMagnetic field techniques for the inspection of steel under concrete coverJNDT and E International,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）：454719童诗白，华成英模拟电子技术基础M北京：高等教育出版社，2001：502-50820刘永宏测井电缆长度误差剖析和处理J西部探矿工程

7、，2006，（11）：18321左公宁，夏平畴强磁场发生器的设计J高电压技术，2003，29（2）：464922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，2003：111254参考文献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，1994，1（1）：2924徐江钢管高速漏磁检测中若干关键问题的研究D湖北：华中科技人学，2005,40-4225曾正华脉冲大电流测试技术研究D南京：南京理工大学，2006：3126于敏，丁轮元磁粉探伤的理论和应注意的问题J无损检测，1995，17（8）：231-23627强锡富传感器M北京：机械下业山版社，2

8、001：13813928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）：434429Rick Bitter，Tami Mohiuddin，Matt NarcoticLab VIEW Advanced Programming Techniques MNew York：CRC Press LLC，2001：1-230侯国屏，王砷，叶齐鑫LabVIEW71编程与虚拟仪器设计M北京：清华大学出版社，2005：1231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）：4932刘和平TMS320LF240X DSP结构、原理

9、及应用M北京：北京航空航天大学出版社，200233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）：1-534姜建国，曹建中，高玉明信号与系统分析基M北京：清华大学出版社，1994：110-11635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，2001：四、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

10、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HP 1000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

11、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

12、。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11000，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

13、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

14、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

15、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点再加上一个磁检测装置，使用相关测速法来对c点进行速度测量。当对同一个磁标记通过b点和通过c点时的磁信号进行相关分析时，就可得到两个信号的时间差t。实际中，v是变化的，由于电缆运行比较平缓且a、c之间的距离很短所以速度变化很小，可认为在a点到c点是匀速运动。我们通过相关测速可得到电缆第N个磁标记通过c点时得速度Vc。这时 Va = Vc = L1/t = V （1） T = L / V = L/

16、L1 t为电缆第N个磁标记通过a、c两点所用的时间，我们根据现场测井中所需要的脉冲数将时间t等分成n份。所以t = t/n，令s = vt。所以我们可以认为电缆在第N个磁标记通过c点以后每隔 t 时间的位移为s，计算机也每隔 t时间发出一个脉冲信号来驱动地面仪对井下信号的采集。所以电缆的位移S=LN+ms。其最小分辨率也可以达到s。所以只要能够准确测出v，就可以准确测出S。速度可以通过测量两路磁信号的到来的时间差获得，但是这必须另外加上整形电路，而且测得的时间差值误差比较大，所以课题中利用相关分析法进行测速。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件所必须具备的工作环境：（1）Proteus

17、；（2）Keil；（3）操作系统为Window XP 。七、达到目标通过测井深度检测系统设计的设计，系统掌握单片机知识和电路设计方法，进一步巩固专业基础知识，培养提高基于单片机的编程和电路板的调试能力，为顺利走向工作岗位打下坚实的基础。八、工作的主要阶段、进度与时间安排第一阶段：2013年1月11日2013年3月9日，查阅文献资料，完成开题报告；第二阶段：2013年3月10日2013年3月31日，完成概要设计和详细设计；第三阶段：2013年4月1日2013年4月30日，编制软件；第四阶段：2013年5月1日2013年5月20日，测试各功能模块以及系统测试；第五阶段：2013年5月21日2013

18、年6月1日，撰写论文。九、指导老师审查意见长江大学工程技术学院毕业设计（论文）指导教师审查见学生姓名专业班级测控61001毕业设计（论文）题目指导教师武洪涛职 称AAAA审查日期2014.6.1审查参考内容：毕业设计（论文）的研究（设计）内容、方法及结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。毕业设计（论文）是否完成规定任务，是否达到了学士学位水平的要求，是否同意参加答辩等。审查意见：指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学工程技术学院毕业设计（论文）评阅教师评语评阅教师某 某 某BBBB评阅日期20

19、14.6.2评阅参考内容：学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力。评语：长江大学工程技术学院毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定答辩时间 年 月 日 答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业设计（论文）最终成绩评定（依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计（论文）评分的相关规定成绩（百分制）： A答辩小组组长（签名） ： 秘书（签名）： 年 月 日系答辩委员会主任（签名）： 系 （盖章）摘要 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

20、，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，现行测井方法中广泛采用将马丁代克法和电缆磁标记法两种方法相结合来保证油层深度测量的准确性。但是在实际应用中，由于马丁代克的机械传送特性，长期使用会出现测量轮磨损，出现打滑现象。冬季使用时也会因电缆结冰造成测量轮打滑，影响测量精度。而单纯用电缆磁标记的方法又存在分辨率不能满足测量要求的问题。本课题设计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

21、率的目的。并设计了井深测量的系统方案，完成了注磁器与消磁器设计，DSP信号采集与处理电路设计，并进行了系统软件编程。该系统采用的测量方法既避免了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。关键词 测井；磁标记：注磁消磁；相关分析The Design and Implement of Virtual MarketStudent：Pan Wei， Department of InformationSupervisor：Wu Hongtao， Depart

22、ment of InformationAbstract Depth is one of the most important basic data for oil well to calculate various stratum layer parameters，Whether the depth that well parameter measuring instruments are laid down is accurately record，will have a direct influence on the collection and analysis of various t

23、est dataThe way that combining Mardingdack method and Cable magnetic mark method to ensure the accuracy of the oil layer depth measurement，is widely used in existing measuring methodHowever，in practical application，meter wheel will be worn out and become skid when long-term used，due to the machinery

24、 transmission characteristic of mardingdack method Furthermore，meter wheel will skid and influence measurement accuracy when used in winter because of cable icing as wellAnd cable magnetic mark method has a problem that resolution Can not satisfy the measurement requirements when used aloneThis pape

25、r designs a well depth measuring method with high resolution based on cable magnetic mark methodIt records the large number of well depth through the count survey of cable magnetic mark，,and then calculates the relative displacement of each magnetic mark point through measuring the realtime speed an

26、d relative time of cable by applying correlation measurement of the velocity methodBy doing so，subdivision of two magnetic mark point distance is achieved，and a high resolution is obtainedMeanwhile，the well-depth measuring method of high resolution with magnetic mark is discussed in the paper，as wel

27、l as the feasibility of correlation measurement of the velocityThis paper designs the system project of well depth measuring，finishes the magnetizer and demagnetizer design，DSP signal acquisition and processing circuit designAnd lastly the system software is developedThe measuring method used in this system not only avoids meter wheel skidding in mardingdack method，but also overcomes the shortcoming of low resolution to cable magnetic mark method when used alone，and fulfills the resolution