多極子陣列聲波測(cè)井儀2015 課件.ppt

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1、測(cè)井儀器原理主講人：盧俊強(qiáng)2015年11月第6章多極子陣列聲波測(cè)井儀6.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理6.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2.1MPAL儀器結(jié)構(gòu)6.2.2儀器連接總線6.2.3系統(tǒng)控制電路6.2.4數(shù)據(jù)采集電路6.2.5模擬信號(hào)接收處理6.2.6發(fā)射電子線路6.2.7數(shù)據(jù)采集組合模式6.3交叉多極子陣列聲波測(cè)井儀XMACII6.3.1XMACII性能指標(biāo)6.3.2儀器總體結(jié)構(gòu)6.3.3控制采集電路6.3.4串行命令設(shè)置原理6.4小結(jié)26.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理6.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理現(xiàn)代聲波成像測(cè)井儀器體系

2、的主要類型，典型代表SLB：DSI，SonicScanner；Atlas：XMAC；Hlbdn：LFD，WaveSonic；國(guó)產(chǎn)：MPAL6.1.1軟地層中單極測(cè)量的局限性單極全波測(cè)量的特點(diǎn)硬地層：cp＞cs＞c0，β＞γ＞α軟地層：cp＞c0而cs＜c0，γ＜α而β＞α，不再有沿井壁傳播的滑行橫波α-入射角；β-縱波折射角γ-橫波折射角聲波在液固界面的傳播模式36.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理單極換能器及其振動(dòng)模式聲波在液固界面的傳播模式不同地層時(shí)單極全波測(cè)井的典型波形：硬地層，軟地層46.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理6.1.2多極子橫

3、波測(cè)量特點(diǎn)偶極子聲源：振動(dòng)相位相同的兩個(gè)聲源組成四極子聲源：相鄰振動(dòng)相位相反的四個(gè)聲源組成特點(diǎn)均為頻散模式波，截止頻率內(nèi)等于S波速截止頻率與介質(zhì)有關(guān)，如軟地層偶極截止頻率僅為數(shù)百Hz抑制P波，使S波成為首波便于處理偶極子和四極子聲源的指向性曲線56.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理偶極子和四極子聲源的振動(dòng)模式撓曲波波速與頻率關(guān)系曲線測(cè)井使用的偶極和四極壓電換能器66.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理6.1.3正交偶極各向異性測(cè)量原理各向異性探測(cè)是目前解決復(fù)雜儲(chǔ)層問題的主要手段之一聲波測(cè)井中各向異性測(cè)量采用水平TI模型（HTI）正交偶極測(cè)井通過對(duì)快

4、慢橫波參數(shù)的提取獲取地層各向異性（如判斷地層最大主應(yīng)力方向）發(fā)射器與接收器的關(guān)系交叉偶極工作原理各向異性地層中的橫波分裂76.1多極子陣列聲波測(cè)井儀測(cè)量原理利用交叉偶極求取地層各向異性實(shí)例X發(fā)射時(shí)在接收器可得到的XX和XY分量由X、Y交替發(fā)射可得到交叉偶極的四個(gè)測(cè)量分量，進(jìn)而獲取地層的快、慢橫波數(shù)據(jù)86.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2.1MPAL儀器結(jié)構(gòu)儀器主要包括5個(gè)部分發(fā)射電子線路發(fā)射聲系隔聲體接收聲系主控電子線路MPAL儀器結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成96.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPALMPAL儀器結(jié)構(gòu)示意MP

5、AL儀器電子系統(tǒng)組成示意106.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPALMPAL的主要技術(shù)指標(biāo)極限工作環(huán)境：175℃/140MPa遙測(cè)通信方式：CAN總線近單極（最?。┰淳啵?.591m；偶極源距：3.124m；全波單極源距：3.658m；接收換能器：壓電陶瓷，8組32個(gè)，間距0.152m發(fā)射換能器：壓電陶瓷，單極１個(gè)，四極(可工作于單極)１個(gè)，偶極2組；最高測(cè)速：600m/h數(shù)據(jù)采集：A/D分辨率16位，采樣時(shí)間4us-32us，8通道并行工作模式：?jiǎn)握?，單極全波，偶極，交叉偶極，四極全波116.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2.2儀器連接總線分

6、析1.井下儀器互連總線控制器局域網(wǎng)CAN傳輸速率（降速）800kbps測(cè)井儀與遙測(cè)電路接口TMS320x240xACAN模塊框圖126.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL2.儀器控制命令總線TCB通過TCB，控制單元向發(fā)射電路、接收電路和采集電路等發(fā)送控制命令和參數(shù)設(shè)置命令發(fā)射模式選擇，啟動(dòng)激勵(lì)接收模式選擇數(shù)據(jù)采集速率，采集深度串行傳輸，差分時(shí)鐘，自復(fù)位，設(shè)備隨機(jī)尋址控制命令總線與受控單元接口136.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL3.板間高速局部數(shù)據(jù)傳輸總線HLB兩個(gè)4通道數(shù)據(jù)采集板到系統(tǒng)主控板的專用接口多源單目，SPI串行傳輸方式，速率5Mbp

7、sCPLD自動(dòng)控制高速串行數(shù)據(jù)傳輸接口原理圖146.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2.3系統(tǒng)控制電路以TI的16位定點(diǎn)DSP（TMS320LF2407A）為核心主要功能井下儀器總線（CAN）接口局部高速串行數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)緩存控制儀器工作：發(fā)射，接收，數(shù)據(jù)采集和處理…MPAL系統(tǒng)控制電路原理圖156.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL6.2.4數(shù)據(jù)采集電路8路同步高速高精度數(shù)據(jù)采集分為板級(jí)兩個(gè)子系統(tǒng)由DSP設(shè)定，CPLD控制，本地FIFO緩存數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖MPAL數(shù)據(jù)采集原理框圖166.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL基于CPLD的數(shù)據(jù)采集

8、控制器原理串行命令接收及譯碼采集參數(shù)寄存器組采集啟動(dòng)及速率控制器采集深度控制器ADC狀態(tài)檢測(cè)和FIFO讀取控制器176.2多極子陣列聲波測(cè)井儀MPAL基于CPLD的