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    隨鉆一體化測井儀平臺開發(fā)

    2019-02-20 06:19:16朱祖揚倪衛(wèi)寧米金泰鄭奕挺
    石油鉆探技術(shù) 2019年1期
    關(guān)鍵詞:伽馬控制電路字節(jié)

    朱祖揚 , 倪衛(wèi)寧 , 張 衛(wèi) , 米金泰 , 鄭奕挺

    (1. 頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室,北京 100101;2. 中國石化石油工程技術(shù)研究院,北京 100101)

    隨著油氣勘探開發(fā)的深入,特別是復(fù)雜油氣藏、非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā),對隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向的需求越來越大,目前大多數(shù)隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向測井都包含自然伽馬探測和電阻率探測,在實際應(yīng)用過程中隨鉆伽馬測井儀和隨鉆電阻率測井儀幾乎成為標配的儀器[1-3]。國外隨鉆伽馬測井儀[4-7]已經(jīng)形成了系列化產(chǎn)品,例如,Schlumberger公司MWD/LWD儀器中測量自然伽馬的有EcoScope、GeoVision、PeriScope、ArcVision、SlimPulse和 IPZIG,Halliburton公司的隨鉆伽馬測井儀有GABI、AGR、ABG及DGR等,其中GABI、AGR和ABG可以提供方位伽馬成像。隨鉆電阻率測井儀[8-9]出現(xiàn)的時間比隨鉆伽馬測井儀早,先后研發(fā)了不同外徑的測井儀,如Schlumberger公司的ARC475、Halliburton 公司的EWR和Baker Hughes公司的MPR等,這些測井儀器主要在鉆鋌直徑、工作頻率、發(fā)收線圈個數(shù)和間距等方面有所區(qū)別。國內(nèi)通過技術(shù)引進、應(yīng)用和研發(fā),隨鉆測井技術(shù)取得了較大進步。中油測井公司從Halliburton公司引進了第一套MWD/LWD儀器,經(jīng)過技術(shù)消化和吸收,研制了自己的隨鉆測量儀器;中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院研制出了CGDS-Ⅰ鉆井系統(tǒng),可以實時測量近鉆頭電阻率、方位電阻率、自然伽馬、近鉆頭井斜角和工具面等數(shù)據(jù);中國石化研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的隨鉆自然伽馬測量儀和近鉆頭方位伽馬測量儀。

    從現(xiàn)場應(yīng)用來看,多功能隨鉆測井儀不僅可以降低儀器的生產(chǎn)成本、簡化鉆具組合,還可以降低鉆井風險,Baker Hughes公司研制的OnTrak儀器可以測量電磁波電阻率、方位伽馬、環(huán)空壓力和溫度等參數(shù);目前,國內(nèi)還沒有開展這方面的研究?;谏鲜鲂枨?,筆者將常用的電磁波電阻率測井儀和伽馬測井儀集成到一個短節(jié),開展了隨鉆一體化測井儀集成平臺的研究,統(tǒng)一了2種儀器的發(fā)射電路、接收電路和中央控制電路,統(tǒng)一了數(shù)據(jù)協(xié)議和通訊方式,一次下鉆便能測量電阻率和伽馬數(shù)據(jù),并能夠?qū)Φ貙舆M行多深度探測,可以為大斜度井和水平井的地質(zhì)導(dǎo)向鉆井提供技術(shù)支持。

    1 隨鉆測井儀平臺研發(fā)

    隨鉆一體化測井儀包括天線設(shè)計、伽馬探測器設(shè)計、鉆鋌骨架設(shè)計和硬件電路平臺開發(fā),由于前3部分主要是天線安裝、傳感器模塊安裝和鉆鋌本體加工,技術(shù)已經(jīng)成熟,在此不展開介紹。硬件電路平臺集成了常規(guī)隨鉆電磁波電阻率[10-12]和隨鉆伽馬測井儀的基本功能,不僅可以測量電阻率和伽馬數(shù)據(jù),也可以測量井斜角和方位角。硬件電路包括中央控制電路、發(fā)射電路和接收電路,傳感器包括伽馬探管、加速度計和磁通門,電磁波電阻率的測量由6個發(fā)射線圈(3個上發(fā)射線圈和3個下發(fā)射線圈)和2個接收線圈實現(xiàn),如圖1所示。發(fā)射電路產(chǎn)生的控制信號經(jīng)過驅(qū)動電路和調(diào)諧電路后驅(qū)動發(fā)射線圈發(fā)射電磁波信號,接收電路把接收線圈的電壓信號進行放大、調(diào)理和采集,中央控制電路統(tǒng)一負責控制發(fā)射、接收電路的工作時序,并進行數(shù)據(jù)后處理。該硬件電路還提供2路RS485通訊接口,第一路RS485通訊接口設(shè)置了較高的通訊速率,負責硬件平臺和上位機軟件平臺(Toolgo)的聯(lián)系,例如設(shè)置硬件的RTC時間和下載Flash數(shù)據(jù);第二路RS485通訊接口設(shè)置了較低的通訊速率,負責硬件平臺與MWD儀器的聯(lián)系,實時傳輸伽馬、電阻率、井斜角和方位角等數(shù)據(jù)。

    根據(jù)該平臺的設(shè)計要求,需要開發(fā)相應(yīng)的固件程序和測試軟件,以實現(xiàn)以下功能:1)儀器基本參數(shù)的配置,時鐘同步和實時監(jiān)測;2)大容量存儲器數(shù)據(jù)的下載;3)加速度計和磁通門測量數(shù)據(jù)的提取,計算井斜角和方位角;4)電磁波波形、相移電阻率和衰減電阻率的提??;5)伽馬測量數(shù)據(jù)的提取,多扇區(qū)成像圖處理。

    2 數(shù)據(jù)協(xié)議定義

    中央控制電路不僅要管理發(fā)射電路和接收電路,還要與上位機軟件平臺、MWD儀器通信,需要執(zhí)行的指令多達幾十條甚至高達一百多條,因此有必要建立底層數(shù)據(jù)協(xié)議。

    2.1 儀器和功能操作的定義

    數(shù)據(jù)協(xié)議的一項重要內(nèi)容就是定義儀器和功能操作的身份代號,主要有4類:1)隨鉆測井儀和設(shè)備代號,在圖1中用(A)—(F)標出了儀器、設(shè)備的位置;2)測量參數(shù)代號,測量參數(shù)包括電阻率、伽馬、加速度和磁通量,每個測量參數(shù)又包含了開始和停止提取測量參數(shù)2個操作,因此均有2個操作代號,在圖1中用①—④標出了各個測量傳感器的位置;3)功能操作代號,功能操作包括儀器時鐘同步、時鐘信息實時更新、存儲器數(shù)據(jù)下載、存儲器數(shù)據(jù)擦除和儀器版本號獲取等相關(guān)操作,如表1所示。

    2.2 數(shù)據(jù)通訊方式定義

    數(shù)據(jù)通訊包含發(fā)送指令數(shù)據(jù)包和接收反饋數(shù)據(jù)包,每幀數(shù)據(jù)包含有【命令頭】、【信息】和【校驗和】等3部分,【命令頭】由4個字節(jié)組成,前3個字節(jié)分別表示3支儀器或者設(shè)備地址的代號,第4個字節(jié)表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度,等于【信息】長度和【校驗和】長度之和,【信息】包括測量參數(shù)、波形、時間和儀器信息等數(shù)據(jù),【校驗和】是2個字節(jié)的數(shù)據(jù),采用了循環(huán)冗余校驗碼(CRC)生成校驗和數(shù)據(jù)。每幀數(shù)據(jù)格式定義如圖2所示,例如【命令頭】X1、X2、X5、08,表示該儀器是一體化測井儀,發(fā)送數(shù)據(jù)的目標地址是中央控制電路,該數(shù)據(jù)發(fā)自計算機,要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度是8個字節(jié),【信息】18、06、12、09、37、20,信息長度是6個字節(jié),【校驗和】是48、71的2個字節(jié),表示校驗和為0×4871(十六進制表示)。

    圖2 一幀數(shù)據(jù)格式定義Fig. 2 Definition of one-frame data format

    3 固件程序和測試軟件開發(fā)

    3.1 數(shù)據(jù)的采集原理

    硬件電路負責采集和存儲原始數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)包括伽馬值、電阻率、加速度和磁通量等測量數(shù)據(jù),還存儲了時鐘等信息。電阻率的測量過程較為復(fù)雜,發(fā)射電路需要選擇發(fā)射線圈和發(fā)射頻率,接收電路采集完數(shù)據(jù)以后,需要將線圈距、頻率、增益等參數(shù)連同采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給中央控制電路,中央控制電路把這些未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)實時存儲到Flash芯片,并在這些數(shù)據(jù)打上時間標簽。中央控制電路依次發(fā)送指令給發(fā)射電路和接收電路,通過執(zhí)行指令獲取電阻率數(shù)據(jù)。中央控制電路發(fā)送如表2所示的12條指令,才能使所有的發(fā)射線圈工作,并發(fā)射不同頻率的電磁波信號。發(fā)射線圈控制命令格式,頻率代號有2種,F(xiàn)2表示500 kHz,F(xiàn)3表示2 MHz;線圈位置代號有6種,S1表示近距離上部線圈,S2表示近距離下部線圈,S3表示中距離上部線圈,S4表示中距離下部線圈,S5表示遠距離上部線圈,S6表示遠距離下部線圈。

    接收電路采集到的數(shù)據(jù)通過第二路RS485總線發(fā)送到中央控制電路(或MWD儀器),發(fā)送的數(shù)據(jù)包含幅度衰減、相位差數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù),其中幅度衰減、相位差數(shù)據(jù)標識符為P1,波形數(shù)據(jù)標識符為P2,這2種數(shù)據(jù)的長度標識符分別為L1和L2。發(fā)送的數(shù)據(jù)里還包含線圈距、頻率設(shè)置、增益設(shè)置和校驗碼。每一幀數(shù)據(jù)的最后2個字節(jié)為設(shè)置的校驗碼,這就為發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊提供了保障。發(fā)送設(shè)備每發(fā)送一包數(shù)據(jù),都要計算一次CRC校驗碼,并將該計算結(jié)果和數(shù)據(jù)一起發(fā)送給接收方,接收設(shè)備接收到數(shù)據(jù)再計算一次CRC校驗碼,并將該計算結(jié)果和發(fā)送的CRC校驗碼進行比較,如果二者相等,說明發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊沒有錯誤。

    表2 發(fā)射板數(shù)據(jù)格式Table2 Data format of transmitting circuit

    3.2 數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收

    固件程序?qū)崿F(xiàn)了CRC碼的計算、串口的連接和數(shù)據(jù)的發(fā)送等操作,這些操作能夠滿足中央控制電路和其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊,從而對其他設(shè)備進行管理,實時發(fā)送監(jiān)測數(shù)據(jù)。每幀數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收流程如圖3所示,原始數(shù)據(jù)包括時鐘信息、伽馬值、電阻率的幅度衰減和相位差等數(shù)據(jù),用到了3個函數(shù),一個是生成校驗碼函數(shù),一個是串口通訊(包括串口發(fā)送、串口接收)函數(shù),還有一個是發(fā)送指令函數(shù),包括了CRC碼的計算、串口的連接和數(shù)據(jù)的發(fā)送等操作。

    圖3 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的流程Fig. 3 Process of sending and receiving data

    3.3 數(shù)據(jù)的圖形化處理

    隨鉆一體化測井儀平臺提供了2種數(shù)據(jù)處理方式:1)儀器處于標定測試階段,需要實時監(jiān)測各類測量數(shù)據(jù),及時掌握儀器的工作性能和修正儀器的工作參數(shù);2)鉆井過程中,井下一些基本測量數(shù)據(jù)通過鉆井液脈沖等傳輸方式上傳至地面,同時所有測量數(shù)據(jù)和成像數(shù)據(jù)實時存儲到Flash芯片上。儀器的這種多樣化工作模式?jīng)Q定了硬件電路和上位機軟件之間有不同的數(shù)據(jù)處理流程,即硬件電路負責采集數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),而上位機軟件負責接收數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)。當硬件電路和上位機軟件建立起通訊后產(chǎn)生數(shù)據(jù)流。硬件電路對數(shù)據(jù)流實時存儲,存儲的數(shù)據(jù)是原始的數(shù)據(jù),包含命令頭和校驗和等信息。上位機軟件按照通訊協(xié)議解讀數(shù)據(jù)流,提取出電阻率、伽馬值、加速度和磁通量等測量數(shù)據(jù),并將測量數(shù)據(jù)圖形化,圖形化流程如圖4所示。圖形化即繪制出電阻率、加速度和磁通量數(shù)據(jù)曲線,根據(jù)伽馬繪制圖像。測量數(shù)據(jù)圖形化使用了 MoveTo、LineTo、FillSolidRect和 BitBlt等繪圖函數(shù),利用MoveTo和LineTo函數(shù)繪制直線,利用FillSolidRect函數(shù)繪制矩形并填充顏色,利用BitBlt函數(shù)將內(nèi)存中的圖像復(fù)制到屏幕上。

    圖4 數(shù)據(jù)圖形化流程Fig. 4 Data graphics processing flow

    3.3.1 繪制曲線算法

    以繪制電阻率曲線為例,當硬件電路持續(xù)不斷給上位機軟件發(fā)送數(shù)據(jù)流時,上位機軟件首先檢測j的值,依據(jù)此值選擇畫線通道j,并把數(shù)據(jù)流依次賦值給該通道數(shù)組ch[12][256],表達式為ch[j][255]=。每接收一個電阻率數(shù)據(jù),通道數(shù)組就從后向前移動一個數(shù)據(jù),然后把新接收到的電阻率數(shù)據(jù)賦給通道數(shù)組的尾部。通道數(shù)組賦值后,在畫圖窗口利用MoveTo函數(shù)和LineTo函數(shù)繪制ch[j][256]的一共256個數(shù)據(jù)的曲線,繪制電阻率曲線的流程如圖5所示。

    圖5 繪制電阻率曲線的流程Fig. 5 Flow of resistivity curve drawing

    3.3.2 成像算法

    以伽馬成像圖為例,當硬件電路持續(xù)不斷給上位機軟件發(fā)送數(shù)據(jù)流Gam[8]時,上位機軟件把這8個數(shù)據(jù)賦值給扇區(qū)數(shù)組Sec[8][256],表達式為Sec[8][255]=Gam[8]。每接收一組伽馬數(shù)據(jù),扇區(qū)數(shù)組就從后向前移動一行數(shù)據(jù),然后把新的一組伽馬數(shù)據(jù)賦給扇區(qū)數(shù)組的最后行。由于伽馬數(shù)據(jù)是一組0~300數(shù)值的數(shù)據(jù),而不是RGB顏色值,因此需要把伽馬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顏色值,直接的辦法就是查表,把伽馬數(shù)據(jù)作為索引值,獲得相應(yīng)的RGB顏色值,如表3所示。扇區(qū)數(shù)組賦完值后,然后根據(jù)伽馬數(shù)據(jù)進行查表,把Sec[8][256]轉(zhuǎn)換為3個扇區(qū)數(shù)組Sec_r[8][256],Sec_g[8][256],Sec_b[8][256],分別對應(yīng) RGB的3個顏色值。在畫圖窗口用FillSolidRect函數(shù)繪制8×256個方塊,每個方塊用對應(yīng)扇區(qū)數(shù)組Sec_r,Sec_g和Sec_b代表的顏色值進行填充,然后用BitBlt函數(shù)從將內(nèi)存中的圖像復(fù)制到屏幕上,伽馬成像的流程如圖6所示。

    表3 索引值表Table3 Index value table

    4 開發(fā)實例

    隨鉆一體化測井儀下井前必須進行儀器時鐘同步,時間信息將和測量的數(shù)據(jù)一起實時存儲,時間信息準確與否直接關(guān)系到時深轉(zhuǎn)換的精度。井下隨鉆一體化測井儀進行伽馬、電阻率、加速度和磁通量等數(shù)據(jù)的采集和實時存儲,對于刻度井這些數(shù)據(jù)要實時上傳到地面進行分析。測井結(jié)束后或者由于鉆井原因(例如更換鉆頭)中途起鉆,隨鉆一體化測井儀要從井眼里取出,在地面下載數(shù)據(jù)。因此時鐘同步、數(shù)據(jù)下載、伽馬和電阻率數(shù)據(jù)操作是十分重要的工作,加速度和磁通量等數(shù)據(jù)也同樣重要,井斜角和工具面的計算需要用到這些數(shù)據(jù),從固件程序開發(fā)角度而言,這些數(shù)據(jù)的處理過程和電阻率數(shù)據(jù)的處理過程是一樣的,因此在下面不再作介紹。

    圖6 伽馬成像流程Fig. 6 Flow of Gamma imaging

    4.1 時鐘同步和更新

    中央控制電路時鐘同步和更新流程如圖7所示。固件程序初始化時,會給時鐘設(shè)定一個初始時間,包括年月日時分秒和毫秒數(shù)據(jù),這個初始時間只是一個參考時間,并不能直接用于時間信息計算。時鐘同步就是通過外部設(shè)備(例如計算機)輸入正確的時鐘數(shù)據(jù),更新電路上的時鐘數(shù)據(jù),從而使電路時鐘和外部設(shè)備時鐘同步。例如當前時間是2018年6月20日(星期三)10時4分5秒30毫秒,外部設(shè)備一共輸入9個字節(jié)的數(shù)據(jù),其中年占2個字節(jié),其他的各占1個字節(jié),這9個字節(jié)是14 12 06 14 03 0A 04 05 1E,最終外部設(shè)備(計算機)發(fā)送給中央控制電路的時鐘同步命令是:X1 X2 X5 0C X15 14 12 06 14 03 0A 04 05 1E AA F7,前4個字節(jié)是命令頭,第5個字節(jié)(X15)是時鐘同步操作代號,中央控制電路接收到這條指令后立即同步本地時鐘。

    外部設(shè)備(計算機)給中央控制電路時鐘發(fā)送更新命令:X1 X2 X5 03 X16 d7 E1,中央控制電路接收到后立即向外部設(shè)備(PC機)發(fā)送本地時鐘數(shù)據(jù):X1 X5 X2 08 X22 X16 1B F3 E1 54 FC 07。時鐘數(shù)據(jù)前4個字節(jié)是命令頭,第5個字節(jié)(X22)是計算機的確認信息,第6個字節(jié)(X16)是時鐘更新操作代號,第7至第10個字節(jié)是時鐘信息,即1B F3 E1 54,寫成二進制格式為 00011011 11110011 11100001 01010100,一共是32位,低1位至低5位10100表示天,低6位至低10位01010表示時,低11位至低16位111000表示分,低17位至低22位110011表示秒,低23位至低32位0001101111表示毫秒,因此發(fā)送的時鐘數(shù)據(jù)是20日10時56分51秒111毫秒。

    圖7 時鐘同步和更新流程Fig. 7 Clock synchronization and update process

    4.2 數(shù)據(jù)快速下載

    中央控制電路遵循“即采即存”的原則,采集完一次數(shù)據(jù),立即存入到Flash芯片。每片F(xiàn)lash芯片有2 048個數(shù)據(jù)塊,每個數(shù)據(jù)塊有128個數(shù)據(jù)頁,每個數(shù)據(jù)頁有4 096個字節(jié)的數(shù)據(jù),因此總共能存儲1G字節(jié)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲格式是先存4個字節(jié)的時間信息,再存4個字節(jié)的數(shù)據(jù)類型,最后存儲數(shù)據(jù)信息(包括2個字節(jié)的校驗碼)。從Flash提取數(shù)據(jù)是以頁為單位,F(xiàn)lash實際存儲多少頁,則向外發(fā)送多少頁的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)快速下載流程如圖8所示。

    圖8 數(shù)據(jù)快速下載流程Fig. 8 Data fast download process

    外部設(shè)備(計算機)向中央控制電路發(fā)送命令:X1 X2 X5 03 X17 1B E0,中央控制電路從Flash起始頁開始發(fā)送數(shù)據(jù)到外部設(shè)備(計算機)。外部設(shè)備(計算機)收到反饋命令:X1 X5 X2 08 X22 X17 00 00 08 BE F7 FE,反饋命令的前4個字節(jié)是命令頭,第5個字節(jié)(X22)是計算機確認信息,第6個字節(jié)(X17)是Flash數(shù)據(jù)下載操作代號,第7至第10個字節(jié)是下載數(shù)據(jù)的數(shù)量,一共是2 238(0×000008BE)個數(shù)據(jù),在該條命令后面會連續(xù)收到2 238個數(shù)據(jù)。如果Flash是滿頁存儲數(shù)據(jù),即存了1 G的數(shù)據(jù),外部設(shè)備(計算機)通過RS485串口接收(波特率115.2 kb/s)這些數(shù)據(jù)至少要用時2 h,如果考慮數(shù)據(jù)要進行中間處理(例如拷貝和保存文件),接收這些數(shù)據(jù)所用時間可達10 h以上。因此外部設(shè)備(計算機)在接收數(shù)據(jù)過程中要盡量一次接收多個(例如30 000)字節(jié)的數(shù)據(jù),然后再打包保存到文件中,以減少中間操作次數(shù)。

    4.3 電阻率曲線處理

    隨鉆一體化測井儀使用了6個發(fā)射線圈和2個接收線圈來發(fā)射、接收電磁波信號,按照接收源距和發(fā)射頻率劃分為12條電阻率曲線,能夠提供不同探測深度的相位差和幅度衰減數(shù)據(jù)[13-15],從而滿足地質(zhì)導(dǎo)向和地質(zhì)評價需求,具體電阻率曲線類型如表4所示。

    例如,中央控制電路向發(fā)射電路發(fā)送命令:A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 F2 S1,發(fā)射電路選擇500 kHz的頻率信號和近距離上部線圈發(fā)射電磁波信號,接收電路采集2個接收線圈接收到的電磁波信號。接收電路計算電磁波相位差和幅度衰減,實時存儲波形數(shù)據(jù)、相位差和幅度衰減數(shù)據(jù),同時通過數(shù)據(jù)總線向外發(fā)送這些數(shù)據(jù)。中央控制電路向外部設(shè)備(計算機)發(fā)送從接收電路接收到的波形數(shù)據(jù),外部設(shè)備(計算機)在軟件平臺上實時繪制電磁波的波形,如圖9所示。從圖9可以看出,相同源距時500 kHz信號的峰峰值要大于2 MHz信號的峰峰值,相同頻率時遠源距信號的峰峰值要小于中源距信號的峰峰值。

    表4 接收電阻率曲線類型Table4 The types of receiving resistivity curves

    圖9 電磁波的波形Fig.9 Waveform of electromagnetic wave

    4.4 伽馬成像數(shù)據(jù)的處理

    伽馬成像數(shù)據(jù)是通過伽馬探管在8個扇區(qū)進行計數(shù)獲得,這些數(shù)據(jù)按方位角展開在一張成像圖上。對伽馬成像圖進行插值處理,通過線性插值把8個扇區(qū)的數(shù)據(jù)拓展到64個扇區(qū),從而使伽馬成像圖平滑連續(xù)。如果外部設(shè)備(計算機)向中央控制電路發(fā)送命令:X1 X2 X5 03 X9 DD E1,中央控制電路首先返回一條確認指令:X1 X5 X2 08 X22 X9 00 00 00 00 86 98,確認指令的前4個字節(jié)是命令頭,第5個字節(jié)(X22)是計算機確認信息,第6個字節(jié)(X9)是伽馬監(jiān)測操作代號,第7至第10個字節(jié)(0×00 0×00 0×00 0×00)是保留位。然后中央控制電路向外部設(shè)備(計算機)每隔1 s發(fā)送一次8個扇區(qū)的伽馬數(shù)據(jù),軟件平臺通過成像算法對伽馬數(shù)據(jù)成像。

    伽馬成像圖插值方法有線性插值和雙曲線插值等方法,線性插值方法簡單但成像精度較低,雙曲線插值方法復(fù)雜但成像精度較高。筆者采用線性插值方法,每2個伽馬數(shù)據(jù)之間插入8個點。例如,8個伽馬數(shù)據(jù)分別是,則插值后的數(shù)據(jù)是:

    每個成像圖橫軸是扇區(qū)數(shù),縱軸是深度,軟件平臺實現(xiàn)了8個扇區(qū)伽馬數(shù)據(jù)的成像處理,插值前的成像圖效果較差,扇區(qū)之間的圖形分界線很明顯,插值后的成像圖效果較好,扇區(qū)之間圖形平滑連續(xù)(見圖 10)。

    圖10 伽馬成像圖Fig. 10 Gamma imaging

    5 結(jié)論與建議

    1)隨鉆一體化測井儀不僅能夠測量地層的伽馬值,還能夠測量地層的電阻率,能夠應(yīng)用于地質(zhì)導(dǎo)向鉆井,相較于常規(guī)隨鉆伽馬和隨鉆電磁波電阻率測井儀,不僅降低了儀器生產(chǎn)成本,而且提高了儀器施工效率。

    2)在現(xiàn)有隨鉆測井儀的硬件平臺基礎(chǔ)上,改進了固件程序功能,重新定義了底層數(shù)據(jù)協(xié)議和數(shù)據(jù)通訊方式,能夠處理各種指令,計算和快速存儲加速度、磁通量、伽馬和電阻率等測量數(shù)據(jù),并在接收到外部設(shè)備發(fā)送的命令后,能夠轉(zhuǎn)發(fā)計算結(jié)果。

    3)開發(fā)的上位機測試軟件和固件程序執(zhí)行相同的數(shù)據(jù)協(xié)議,能夠控制硬件平臺,同步電路時鐘和實時監(jiān)測時間信息,快速下載Flash芯片存儲的數(shù)據(jù),提?。ㄙゑR、電阻率等)測量數(shù)據(jù)和進行圖形化處理,監(jiān)控儀器工作狀態(tài)。

    4)隨鉆一體化測井儀的固件程序和上位機測試軟件已經(jīng)通過了調(diào)零等多種功能的測試,達到了下井試驗的要求。為了進一步評價整套儀器的綜合性能,建議開展不同油區(qū)、不同井型的現(xiàn)場試驗,盡快實現(xiàn)該套儀器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。

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