鞠晓东《测井仪器》复习资料-1

1、高性能模/数转换器类型：积分型ADC、ΣΔ型ADC、逐次比较型ADC、高速ADC。A/D转换器主要性能指标：ADC编码：对于分辨率为n位的ADC，量化间隔总数为2的n次方－1，LSB和MSB，满量程电压Vfs，输入电压分辨率Vfs/（2的n次方）。转换速度和采样保持：必须使转换期间Vin的变化小于ADC最小量化电平，采样保持可使fmax（最高转换频率）大大提高。孔径时间TA使得实际采集被延迟（孔径延迟）；孔径时间不定性ΔTA（转换周期抖动）将对波形数据采集造成转换噪声。ADC的误差：1积分非线性INL2微分非线性DNL3偏移OFFSET4过采样（过采样率越高，误差越小）。ADC的动态性能指标：总谐波失真、信噪失真比、ADC的有效位数、小信号带宽和全功率带宽（即如果降低有效位数（相对分辨率）则可以获得更好的信号带宽）、无杂散动态范围。ADC指标：分辨率，精度，转换时间（带宽），T/H，输入，接口，控制（转换，校准，设置，读取等），供电。2深度子系统重要应用：精细解释，薄层评价，射孔。2）深度子系统：测井电缆的线位移→角位移→∝脉冲；辨向；编码信号（脉冲/米）3）光栅编码器：双光栅按照π/2间隔，产生辨向的深度编码波形4）深度编码参数：电缆在滑轮中的包络中径，滑轮到编码机的机械传动比，得到m/转，光栅编码器的编码率（脉冲/转），最后得到系统参数（脉冲/m）。5）深度参数表示和深度信息处理（以PWLS2000为例）加深度（下放）道、减深度（上提）道深度中断（总是产生）的不同状态：idle状态，仅深度计数、深度显示，测速计算...，log状态，数据采集，FIFO队列处理深度剩余码：下放计数道与上提计数道（补码）差仪器记录点：一般为探测器的几何中心位置（GR，单发双收声波，感应测井），声波等仪器为接收器间距中心基准深度（O，系统深度，底鼻的负海拔位置）和记录点深度（数据采集深度）6）深度对齐及服务表服务表加载前，系统以基准深度运行（井口对零，如果需要井口组合要特别处理，也能以马龙头为基准深度）；服务表加载后，系统根据仪器组合和测井方向确定记录点深度（一般总是小于基准深度）。记录点深度计算规则（实际是计算基准深度与记录点深度的距离）：上提测井，以基准仪器（最后得到地层某处信息的仪器n）On为深度对齐点，该仪器与基准深度的距离为dn，则记录点深度＝基准深度－dn，在测井运行中除仪器n外，其它仪器分别作di－dn（i＝1，...，n－1）的深度延迟同理，对于下放测井，以仪器1为基准仪器，记录点深度＝基准深度－d1，其余仪器作d1－di（i＝2，...，n）的深度延迟如果对基准仪器作（对称）数字滤波，则可能附加需要深度延迟形成深度误差的一般规律及处理误差形式主要原因校正方法绝对误差积累误差，组合仪器的记录点更换深度预置比率误差电缆直径，滑轮中径，编码率不匹配比例因子校正电缆抖动误差（测井运行使得瞬间反相编码）测井中仪器单运行阻力的变化导致电缆被弹性拉伸，收缩软件抖动校正中断间隔变化时的预置误差I8254内部深度剩余码的丢弃软件处理，多级预置3测井应用软件的组成和功能现场测井实时处理软件：系统自检和调校、仪器刻度、测井服务表管理、系统参数设置、测井运行（数据采集，文件记录，显示、绘图）、数据文件回放、系统工具测井数据处理分析软件：数据文件格式转换、数据文件预处理（深度移动，采样间隔变换，曲线编辑）多文件处理（合并，拼接）、快速直观解释（孔隙度、含油饱和度、岩性等分析处理，提供测井曲线成果图和交会图）、生产测井（分层解释）。4测井系统的组成探测器（探头或传感器，是与地球物理测井方法密切相关的部分）；井下模拟，数字信号处理，电源模拟，数字化信号传输；地面多通道信号处理，数据采集；深度信号采集，处理；车载计算机数字处理，成果显示，绘图，数据文件5测井装备发展史及技术特征第一代（模拟式）半自动、全自动电测仪。第一代测井“系统”的核心是模拟记录装置，本质上是一个大型的电工仪表。少量下井仪器使用电子管或晶体管，电路以硬连线为主（分压，分流，LC滤波，等）。下井仪器：SP，GR，电阻率测量（电位，梯度，微电极，等），感应，声波，…等。第二代数字化测井仪（系统）。地球物理方法的进步使下井仪器形成电、声、核完整系列是第二代测井系统的为主要特征。仪器控制和信号处理由分立元件逐步过渡到以集成电路为主。系统复杂，操作繁琐，精度不高，传输信号以模拟信号为主。第三代数控测井仪（系统）。以装备了车载计算机为主要特征的第三代数控测井系统是测井装备史上的划时代的进步，将测井装备引入现代技术领域。第四代成象测井系统。成像测井系统的重要特征是下井仪器传感器系列产生了重大变革（同时也兼容第三代下井仪），阵列化的传感器（主要集中在电、声、核磁等方法）发明和应用使得获得地层信息的精细程度大幅度增加。6脉冲信号处理：1脉冲分离2极零点补偿，基线补偿3脉冲鉴别4峰值保持。WindowsNT系列作为测井车载系统OS平台评述主要优点：1技术先进。2跨平台的OS，支持X86、ALPHA、PowerPC、MIPS等3产品线齐全：专业版（Win2KPro）、服务器版（Server）、高级服务器版（AdvServer）和数据中心服务器版（DataCenter，为64位OS）等。4较好的稳定性，不同任务间有充分的隔离，用户层的任何错误均不至造成系统死机，被誉为7X24（每周7天，每天24小时）计算平台，这对于执行现场测井任务十分重要；5强大的网络功能，集成了最全面的Internet技术，支持几乎所有标准协议和最新的Web服务；6全面支持多语言编码（Unicode）、支持PnP、支持最多的外设。7第三方硬软件资源丰富，开发门槛较底，价格较低…。缺点：对硬件中断响应的实时性技术要求较高9测井软件开发的主要技术：1面向对象方法，2动态连接库DLL（DLL为非任务化的可执行模块，使用调用者的堆栈，用局部堆或全局堆来存放数据和资源，与应用程序的数据交换主要以参数传递方式进行；在多任务环境中，通过DLL可以做到不同任务间的代码和资源的共享，提高了代码利用率，可以将大量成熟的具有标准接口的代码和资源封装起来供其它DLL或APP调用，降低了应用程序编程的复杂性）；3Windows环境下多线程编程（线程是运行代码的主体，可以一个进程内创建多个线程，并共享同一虚拟存储空；Win32抢占式多任务的切换操作使得使得系统中运行的各个进程的多个线程依照其优先权被快速“平滑”的轮换执行，一个进程内的所有线程可“同时”执行，各进程取得“并行”运行的效果）4对象组件模型COM和ActiveX。10实时操作系统RTOS：能在确定的时间内对外部的异步事件作出响应的多任务操作系统。VxWorks实时操作系统基本构成模块：1实时内核Wind2、I/O系统，UNIX的缓冲I/O和实时系统标准POSIX的异步I/O3兼容性好的文件系统4优良的网络特性，能与许多运行其它协议的网络进行通信。允许任务通过网络存取其它系统的文件，并对任务进行远程调用。任务状态和状态迁移：当系统函数对某一任务进行操作时，任务从一种状态迁移到另一状态。处于任一状态的任务都可被删除。VxWorks有四种基本状态：1就绪态：任务只等待系统分配CPU资源2悬置态：任务需等待某些不可利用的资源而被阻塞3休眠态：如果系统不需要某一个任务工作，则这个任务处于休眠状态4延迟态：任务被延迟时所处状态。11换能器技术指标主要包括：中心频率、带宽、聚焦特性（波束指向特性）、声电转换效率（发射功率，接收灵敏度）等。12BHTV：井下超声电视利用脉冲反射法原理工作。在仪器被上提运动的同时，换能器围绕井周旋转，形成一条以螺旋轨迹变化的扫描测量数据序列，经处理后获得沿井壁展开回波幅度或到达时间图像。BHTV仪分为井下和地面两部分。井下部分主要完成超声信号的发射、接收和数据采集，地面设备接收井下传来的数据序列经处理后产生成果。井下声波电视的主要设计参数有换能器直径dT、旋转速度n、声波发射重复频率fr，主要运行参数有井眼直径d、测井速度v等。可得到仪器的纵向采样间隔Sz=v/n，周向采样间隔Sr=πdn/fr。一般认为，只有当Sz和Sr均小于dT/2时，才不至于漏失水平和垂直裂缝。多功能超声成像测井仪：仪器包括地面系统与下井仪器两部分，可与X-Y井径仪、陀螺仪、井温仪和数据传输短节等组合。与BHTV原理类似，记录幅度和旅行时间。井下仪器由发射电路、接收电路、可变增益放大电路、对数放大电路、回波幅度检测电路、四相码调制电路、同步系统及电源组成。地面系统硬件部分包括接口模块箱、深度系统、工控机接口、显示器、绘图仪等组成。应用软件包括现场测井软件和解释软件。测井软件实现井下测井数据的接收，通过数据和图像显示实时监控测量过程。解释软件包括数据录入、预处理、处理解释、成果图打印功能等模块。13AIT（阵列感应）接收信号处理的基本单元为信号放大器和相敏检波器，多路模拟信号井数据采集和高速遥传电路送往地面处理设备。多维加权数字滤波处理方法是AIT数据处理种的关键技术，使得AIT有好的纵向和径向响应特性。14、ARI（方位侧向成像测井仪）与普通双侧向的最大区别是在A2的中部增加了由12个按30O等分径向排列的定向电极的方位电极阵列，使之具有一定的径向分辨能力。仪器工作中，方位电极阵列各定向电极发出的测量电流被A2聚焦回到地面B0电极的同时，也被相邻电极聚焦。纵向聚焦的关键是各定向电极中部的监督电极和装在A2电极上的环状监督电极M3、M4提供的方位测量平衡信号。ARI在获得一定的径向分辨能力的同时由于有较小的纵向尺寸，也获得了比LLd、LLs好的纵向分辨率。LLhr的探测深度接近LLd15DSI（偶极横波测井仪）仪可工作在下偶极方式、上偶极方式、斯通利波方式、纵横波方式、首波检测方式和专家方式等。DSI仪器的关键技术主要有：高性能单极、偶极换能器（其中叠片式接收换能器既用于偶极接收，又用于单极接收），隔声体，多通道并行数据采集系统等16WDS（MCI）型微电阻率扫描成像测井仪（国产）：仪器机械结构主要由极板、推靠器、预处理短节、数据采集短节、测斜短节、绝缘短节、旋转短节和绝缘外套等组成。MIT（国产阵列感应成像测井仪）地面部分由数据传输模块，数据解码模块，现场测井软件，合成聚焦软件，井眼校正软件，刻度计算软件和成像处理软件等组成。17运算放大器主要指标：类型（通用，低漂移，高速，仪器放大器，隔离放大器，双端放大器）、直流参数：（输入特性、漂移、（共模抑制比）CMRR、功耗）、输出特性：（最大输出、输出驱动）、交流参数：（噪声，小信号，大信号）、特殊类型：（跟随器，电流放大器，低功耗，单电源运放）、封装、耐温。18通常采用的数字滤波有两种：有限冲击响应滤波器FIR，稳定，抽取、滤波操作可合并，线性相位，需要多级组成；无限冲击响应滤波器IIR，含有反馈，性能（陡降特性）好，抽取、滤波操作不能合并，不稳定。19脉冲能谱数据采集校正处理：拖尾（造成脉冲叠加）处理、基线恢复处理、死时间校正20核磁共振原理：原子核具有动量矩和磁矩，其磁矩矢量可表为：μ=γP。在外加磁场作用下，自旋核将绕外磁场进动，进动频率为：ω0=γB0对被静磁场磁化后的自旋核施加频率为ω0的与B0垂直交变磁场B1，使核磁矩吸收能量发生能级跃迁，称为核磁共振。B1相对于B0通常有90o（扳倒）和180o两种脉冲式施加方式（反转）。由于氢核是地层流体中含有的主要物质，且只有两个自旋能态，因而被作为核磁测井的主要研究对象。施加的射频脉冲停止后，磁化矢量M将以自由进动方式向B0恢复，M的这种从非平衡态到平衡态的变化（恢复）过程称为释豫过程。磁化矢量Mxy的恢复过程称为横向释豫过程，释豫时间常数为T2，释豫速度为1/T2。磁化矢量Mz的恢复过程称为纵向释豫过程，释豫时间常数为T1，释豫速度为1/T1。释豫速度均按照指数规律变化。磁化矢量M在释豫过程中因自旋作用将产生微弱的射频信号（自旋回波信号）。射频脉冲以适当方式激励磁化矢量，并测量和分析因释豫过程产生的回波信号是核磁共振测量研究的物理基础。核磁共振测井仪有三种测量方法。（1）预极化法：加一强大的90o预极化磁场，在被测介质达到完全极化后撤除，根据自由感应衰减(FID)横向释豫时间测T2*；（2）反转恢复法：使用一系列180o、90o脉冲先后极化，检测FID，根据多次测量脉冲间隔和FID初始值结果确定T1；（3）自旋回波法：使用90o和一系列180o脉冲先后极化，在间隔变化的180o脉冲序列之间测得FID序列，可得到T2*。测井地面系统的主要技术指标（1）运行环境