测井数据传输范文（精选12篇）
测井数据传输 第1篇
测井仪器来自不同的厂商,测井数据存储格式多样及不同测井解释平台间的数据格式不兼容,限制了测井数据的使用与共享。
本文在充分调研的基础上,分常规和以核磁共振成像测井为例的特殊测井系列分析了国内外主要测井数据格式存储方式特点,总结了国内学者在测井数据格式转换技术方面的研究进展,并分析了测井数据格式转换技术的发展方向。
1常规测井数据文件格式
1.1 ASCII标准
测井ASCII标准文本存储格式,包括LAS、TXT、DAT等, 是测井数据存储使用最广泛格式和行业标准。优点在于记录的测井数据便于用户阅读与数据交换,缺点是占用存储空间大。主要用于测井解释系统数据输出和数据缓存,野外记录测井数据一般不用该格式。
该类型一般都包含文件头和数据两部分,在文件头部分通常有井信息、起止深度、采样间隔、曲线名及曲线排列顺序等,数据部分是各深度点的各曲线的对应值[3]。常见的两种方式如图1所示。
1.2非ASCII标准
非ASCII标准格式测井数据是以二进制存储的数据类型, 主要有XTF、DLIS、WIS等。
1.2.1 XTF
XTF文件是贝克休斯公司ECLIPS5700数控测井系统采集和e Xpress处理解释用的数据格式(见图2)。XTF文件中最小的组成单元是记录,每个记录的长度均为4 096字节,由标题块和数据块两大部分组成。标题块通常包括8个记录,数据块紧跟标题块后,包含的曲线条数记录个数由曲线的深度范围来定[3,4]。
1.2.2 DLIS
DLIS文件是斯伦贝谢公司采用的一种测井数据记录标准, 用于成像测井。这种数据格式具有与机器无关、自描述、语义可扩展以及可以高效处理大数据量等特点[7]。
该类型测井数据包含存储单元标识、磁带标记、磁带起始记录、磁带结束警告、可见记录长度、格式版本、逻辑记录片段号等。从图3可见,DLIS物理格式包含3部分:逻辑格式(Logical Format)、不可见封装(Invisible Envelope)、可见封装(Visible Envelope)。可见封装又包含3部分:存储单元标签(SUL),可见记录长度(VRL),格式版本(FV)。
1.2.3 WIS
WIS测井数据格式是根据我国勘探开发测井数据的特点而设计的具有独立自主版权的一种测井数据记录格式,应用于国产软件Forward和WATCH平台。它采用独立曲线对象的数据结构。
WIS文件包括三个部分:文件头、对象入口和数据体。 数据存放以块为单位。WIS文件能存放三种类型的对象,根据对象的类型分为通道对象、表对象和流对象[6]。
2特殊系列测井数据格式
随着测井技术的发展,越来越多的井应用了包含核磁、 声波、电法在内的成像测井。与常规测井数据相比,特殊系列测井数据量更大,数据存储方式更为复杂。本文以核磁共振成像测井为例进行介绍。
核磁共振成像测井是用于裸眼井的测井成像技术,它能直接探测地层孔隙介质中的流体中的氢,能够提供可动流体、束缚水饱和度等信息。常见的NMR测井数据存储格式有Halliburton的MRIL系列(CLIS格式),Baker Hughes的MREX (XTF格式)以及Schlumberger的CMR系列和MR-Scanner(DLIS格式)[7]。XTF和DLIS格式上文已经述及,此处主要介绍CLIS格式。
CLIS格式是Halliburton公司Excell 2000测井地面采集系统的数据存储格式(见图4)。CLIS文件最小的组成单元为块, 每个块的大小为4 096B,由文件信息段和测井曲线数据记录段两部分组成。文件信息段长度固定有8个块,包含了文件名、 井场信息、曲线名、曲线条数、曲线维数、起始深度、结束深度以及采样率等信息[7]。
3测井数据格式转换技术进展
格式转换主要包括2个步骤,一是原始数据格式解编,二是目的格式文件转储。解编的原则是:根据每个参数的数据类型和所占字节数准确地读出每一个参数;根据数据所在的位置和数据类型准确读取数据值。
3.1常规测井数据文件格式的转换
戴建军剖析了716、GMWS、SK88等几种常见的测井数字资料数据格式[8]。胡佳庆对常用的BIT、LA716、3317、 LIS、DLIS、TIF、ASCII码等的数据格式及数据格式转换的方法[9]。胡振平等(2005)以Microsoft Visual C++ 为编程工具, 开发了一套能完成13种格式文件向主要格式的转换的软件系统[10]。李震等研究了XTF文件格式向TXT格式转化的方法, 利用Visual C++6.0编制了转换软件[11]。张宫等剖析了WIS格式的存放方式,并用C# 语言编写了WIS格式转储为TXT或Excel格式的软件,能够正确地解析出WIS文件中的二维波形测井曲线[12]。郭海敏等利用C# 语言开发了能够解决LAS测井曲线的合并、换行模式切换以及批量转换等问题的一套软件[13]。王慧萍等提出基于特征库的测井数据格式自动识别与转换方法,克服了以往测井资料处理系统中人工识别方式或半智能化模糊识别方式的缺点,实现数据格式智能化、自动、 快速、准确识别和解编,提高了数据解编工作效率[14]。张玉海在Delphi2007编程开发工具下,实现了对bit、716、XTF解编,并保存到数据库中[15]。
3.2特殊测井数据文件格式的转换
NMR测井回波串采集所使用的频率、等待时间、回波间隔以及回波个数等参数均由所选择的采集模式决定。不同NMR数据处理方法需要的参数回波串组合也不同。后期数据处理时需要根据采集模式信息正确识别和提取这些不同参数回波串数据以满足处理方法对数据的需要。
傅少庆等分析了cls以及DLIS格式中NMR测井回波串数据以及采集模式参数的存储方法,提出核磁共振测井原始数据存储应包括所采集的回波串数据和所使用的采集模式相关信息,设计了自己的NMR测井数据存储格式,并编写了测井数据格式转换软件[7]。
4 测井数据格式转换技术展望
1)需建立统一平台
测井数据格式的多样性需要开发不同格式的解编模块, 将各种解编模块统一编制成动态链接库(DLL),并提供统一接口说明,根据数据特征进行自动匹配。
2)测井数据信息可视化
可以检查数据解编结果,及时发现问题,并配合成图, 以曲线、二维曲线及变密度,甚至是三维等形式显示出来。
3)解编转换快速准确,方法易用,可操作性强
测井数据包含的信息越来越多,对解编转换方法提出要求,实际工作需要同时处理多井,需支持批量解编。
摘要：在充分调研文献资料的基础上,分常规和以核磁共振成像测井为例的特殊测井系列分析了国内外主要测井数据格式存储方式特点,总结了国内学者在测井数据格式转换技术方面的研究进展,并分析了测井数据格式转换技术的发展方向。
测井数据传输 第2篇
摘要：介绍了井下数据采集与传输系统的结构和工作原理，该系统采用先进的CPLD器件ISPLSI1016实现了其中的接口电路，解决了井下数据采集与传输系统的高精度、低功耗和小尺寸等关键问题。
关键词：数据采集与传输 复杂可编程逻辑器件 高速度 低功耗 小尺寸
随着石油工业的不断发展，测井技术越来越显示出其重要作用。超声波测井作为测井的一种重要方法得到了广泛的应用。由于测井仪器，特别是井下仪器工作环境的特殊性，使得对其研究和开发也具有特殊的要求。油井下的直径很小，因此对井下仪器的尺寸要求十分严格，一般来说印刷电路板的宽度不能超过4.5cm。体积达不到要求再好的仪器也无法在实际中应用。
本系统采用双CPU和双端口RAM，尤其是采用先进的PLD器件及1553总线技术很好地解决了井下高速数据采集与传输系统的可靠性、低功耗和小尺寸等问题。
1 系统结构简介
本系统采用两片AT89C52单片机分别作为主、从CPU;采用AD公司的高速A/D芯片AD7821进行井下温度、压力和幅值等参数的实时数据采集;选用两片美国Lattice公司的CPLD芯片isPLS1016实现数字信号采集处理接口电路和数据传输中的串并行转换接口电路;然后通过双口RAM(IDT7232)来传输数据。系统结构如图1所示。
2 系统工作原理与实现
在图1中，主CPU及其相关模块主要完成超声波发生器的控制、工作模式切换和数据采集等功能;从CPU主要完成主CPU所采集信号的上传和地面命令字的下传及命令解释，还包括一些监控功能。CPU对超声波发射装置进行控制，采集回波信号。由于回波信号的尖峰时刻非常窄，一般不超过1.0μs，所以对A/D的`采样时间要求在ns级。本系统采用AD公司高速A/D芯片AD7821进行采集。数字信号部分，在启动超声波发生装置的同时产生时延控制信号，以便对回波信号的时间间隔进行计数，进一步测出井下的剩余壁厚等距离参数。所有采集的信号按一定格式存在双口RAM(IDT7132)内，以备从CPU调用和上传。
2.1 数据采集的实现
2.1.1 数字信号的采集
系统所需采集的数字信号的频率相差非常大。其中γ信号的频率在几赫兹到百赫兹之间。此信号直接进入单片机，用单片机的计数器进行计数，计算后得到频率。而超声波回的时间间隔只有几微秒，而且是定时产生，每次只出现一个。这样只能测量其周期。系统直接采用12MHz晶振信号的四分频作为测量周期的计数脉冲。除γ信号外的所有数字信号的采集模块完全集成在一片Lattice公司的isPLSI1016内。这样不仅大大提高了系统的集成度，满足了系统尺寸的特殊要求，而且增强了系统的可靠性和灵活性，方便系统的升级和调整。IsPLSI1016的内部设计框图如图2所示。
2.1.2 模拟信号的采集
对于回波的尖峰值，每次启动超声波发射
测井数据传输 第3篇
【摘要】我国在油气油田开采与评价过程中逐渐积累了比较多的经验，其中采用岩心刻度的方法对建立一个测井解释模型方面取得了比较成功的突破，对提高测井解释精度有着十分重要的意义。本文首先针对岩心的相关资料进行了预处理，在此基础上结合相关的测井资料建立了一个测井解释模型，并且结合山东胜利油田的实际地质条件，全方位的建立了一个关于孔隙度、泥质含量和渗透率的解释模型，旨在为实际的测量工作提供科学、可行的理论参考。
【关键词】岩心刻度测井；测井解释模型；应用
引言
在我国的油田发展过程当中，其中胜利油田不仅自身得到了有效发展，同时还推动了我国国民经济的发展。油田获得巨大的发展离不开各项技术的不断更新与完善，特别是针对钻井取心与岩心分析技术的不断进步，通过将岩心资料与测井资料结合，在不断的摸索当中逐渐形成了一套岩心刻度测井的方式，通过这项技术能够更好的了解胜利油田的地质情况。
1.关于岩心资料的处理
（1）在胜利油田当中对系统取心、油田地质、测井系列和岩心进行分析，在其中选择了三口以上的油井作为测井解释模型的对象。需要注意的是：首先选择的油井需要在整个胜利油田当中具有比较明显的代表意义；其次，还需要收集到充分的关于岩心分析、测试与测井资料、数据；接着，需要保证具有比较系统的取心资料提供研究，并且取心收获率需要>90%；最后，构造位置一定要处于关键部位，同时还需要有控制作用。
（2）考虑到钻井取心深度与实际的测井深度会有所差异，因此在这种情况之下就需要对岩心的深度进行归位处理，所谓的归位处理就是将钻井取心的深度进行校正，将其与测井深度保持一致，只有这样才能够保证在建立解释模型时两者的数据具有对应性。关于岩心分析数据，其与测井数据的等间距数据不同，其是不等间距的离散型数据[1]。因此如果想要将两组数据进行结合起来分析，就需要将测井数据与岩心数据进行间距对等处理，具体的操作方法是采用插值的方式，借助插值的方式最后得到插值点函数值即密度。
（3）考虑从到岩心数据与测井数据的纵向分辨率也不相同，因此为了能够保证不影响解释模型的建立，采用汉明函数的平滑公式对岩心数据进行平滑滤波，最终保证两组数据的纵向分辨率一致。之所以采用平滑滤波的方式是因为其不仅可以解决岩心数据与测井数据的匹配问题，同时还可以有效消除随机误差[2]。
（4）为了能够获得岩心数据的深度校正量，采用相关对比法的方式。所谓的相关对比法就是利用数理统计的方式对两条曲线的相似性进行分析。借助这种方式能够在两条不同的曲线上找出一段相似的曲线，这样一来利用两个相似层段就能够得到其深度的具体位置。
2.关于测井资料的处理
（1）在进行测量时，由于井内存在各种不确定性，可能造成测井曲线出现跳动、缺失等异常情况，应该借助计算机人机交互操作的方式进行编辑与拼接。在对曲线完成了编辑之后，还需要对井眼周边的环境进行校正，这是因为井眼周围的情况会对自然伽马曲线划分储集层与致密层的能力有影响，因此通过环境校正程度进行校正，有效提高其分辨率。
（2）对深度进行校正的具体方法是借助电阻率系列中的自然伽马曲线标定的深度作为标准，对其余的每一条曲线进行校正，保证每个系列之间的深度误差不会大于0.2m。
3.建立测井解释模型
（1）建立孔隙度解释模型。所謂的孔隙度测井就是补偿中子、声波速度与密度测井，在油田的泥质砂岩底层中其会因为孔隙度与泥质含量的变化而发生变化。在建立解释模型时，因为泥质含量一般很低因此并不将泥质的影响考虑在内。再加上孔隙度测井指挥随着孔隙度的变化而变化，这种变化与线性变化存在一定的类似，因此可以对线性变化进行分析从而建立一个孔隙度解释模型。
（2）建立泥质含量解释模型。考虑到泥质中含有较多的放射性物质，通过利用自然伽马与自然伽马能谱曲线将岩心分析泥质含量数据结合建立一个回归关系最终得到泥质含量。
（3）建立渗透率解释模型。实验结果可以发现，能够影响渗透率的因素比较多，又加上各种影响因素会造成相互影响更是造成了渗透率的难以获得，又无法通过建立函数得到相互之间的关系，因此在实际中只能够借助以往的资料进行统计。从物理的角度分析，对渗透率影响最大的就是地层孔隙度和岩石孔隙结构[3]。而泥质含量对孔隙结构也存在着直接的影响关系，通过对胜利有点某具体研究区的井资料对渗透率、孔隙度和泥质含量值，将渗透率作为参数坐标的对数坐标进行单相关分析。最终试验结果显示其与渗透率确实存在着较好的相关性。
（4）建立饱和度解释模型。考虑到在胜利油田的砂岩储集层中，可以忽略泥质含量的影响利用阿尔奇公式进行模型的建立[4]。但是首先需要得到岩电分析资料、水分析资料、测井数据与岩心分析数据，只有得到了以上数据才能够利用阿尔奇公式计算饱和度。
4.最终结果分析
在建立了孔隙度解释模型、泥质含量解释模型、渗透率解释模型、饱和度解释模型的基础上，得到了以下数据。
5.结语
总而言之，想要建立一个正确的测井解释模型，第一步需要做的就是对测井曲线标准化处理以及对岩心数据进行归纳，只有这样才能够进行后续的模型建立工作。
参考文献
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测井数据传输 第4篇
1 物联网
物联网主要指的是末端设施和设备, 主要包括工业系统、传感器以及贴在射频识别器上各种设备、携带无线终端的车辆和个人等。通过各种无线、有线, 长距离或短距离的相互连通实现对数据传输。物联网就是利用传感器, 实时对需要的数据进行采集、互动、连接, 采集的信息的类型可以是电信号、光信号、化学信号等, 利用各种可能存在的网络接入, 实现物与人、物与物之间的连接, 从而实现对物品的智能化管理和识别。因此, 可以简单的将物联网描述为, 利用传感器获取物理环境信息, 然后利用通信网络对信息进行传递, 再利用云计算平台, 实现对复杂信息的处理。
2 系统的设计与实现
2.1 设计方案
系统的具体实现方案:在测井现场利用传感器获取待测油井的数据, 将数据利用专用的电量将测得护具传送给计算机, 然后利用计算机对数据进行处理后, 利用GPRS将传递到企业内部, 数据最终将会被送到测控中心, 从而实现对数据的远程传输
2.2 网络传输协议
利用GPRS对数据进行传输面临协议选择, TCP和UDP是目前应用最广泛的两种协议, 对协议的选择需要依据系统运行的实际情况而定。TCP协议数据的传递面向连接具有较高的可靠性, 比较适合应用在顺序不重复、大批量的数据传递。但需要注意, TCP提供的数据传输不会对数据的便捷进行记录, 因此如果数据传递过程中采用的方式是数据包, 需要对包的同步问题加以考虑。测井在数据传递过程中对数据量的要求较大, 同时网络环境十分复杂。此外, 从目前的情况来看, 在实际测试过程中, 如果对TCP协议进行利用, 数据在吞吐率上完全可以满足使用要求。UDP协议与TCP相比更加简单, 灵活度高, 建立连接较为容易, 会对数据的边界进行保留。其最大的不足它提供的数据包通信的方式并不可靠, 在复杂的网络环境下的应用要十分谨慎, 如果程序对出现的问题处理不当, 可能会造成协议崩溃, 从而导致系统无法正常运行。
2.3 测试通讯方案
为了对系统的可行性进行验证, 在中国联通和中国移动两种网络的支持下对数据的传输效果进行验证。在数据验证过程中, 利用自行编程的通讯程序对油田实地进行测试。测试过程中主要涉及到的性能有:RTK、吞吐量、时延、误帧率的平均值。根据测试结果对公众移动网络是否满足传输需求进行确定。同时, 可以通过现场测试了解用户要求, 使其为通讯协议设计提供参考。
2.4 设计通讯协议
(1) 双发送队列。
石油测井数据传输系统, 不仅要能够实现对测井中数据的传递, 同时还应当实现文件的传输。测井数据传输在实时性上具有较高的要求, 在文件的传输上实时性要求相对则较低, 一般来说能够在规定的一段时间内完成文件传输即可。因此, 在实际工作中, 如果传输数据的宽带有限, 为了确保测数据传递的实时性, 应当对测井数据和文件传输两者制定相应的优先级机制。方案如下:将发送队列分为两列, 一列为测井数据, 另一列则为文件传输队列, 同时应当在文件传送队列上安置一个标志, 对发送权限进行限制, 该标志只有则测井数据发送结束后, 才会生效, 标志生效后, 文件传送队列发送数据, 然后安置的标志将会再一次回到原位置, 依次循环。
(2) 后退N帧协议。
在数据传输过程中, 如果采用简单的协议, RTT的时延一般约为500ms, 这对数据传输的实时性产生了一定影响, 为了提高通讯协议效率, 可以对后退N帧协议进行应用, 这种协议处于非受限协议和等停协议之间, 对其进行应用可以缓解因为传输距离过大, 导致等停协议效率低问题的发生。后退N帧协议一般只在测井数据中使用, 并不在文件传输中使用, 对于文件传输的维护有更高层的ZMOG协议完成, 在线程发送上只是简单进行发送, 并不会进行等待和确认。测井数据传输系统在通讯上需要是双向的, 因此在实际工程中, 必须是由接收线程和发送线程两者相互系统工作, 接收线程和发送线程两者之间的信息要能相互传递, 其中最重要的一点就是, 接收线程应当能够将ARQ应当信号传送给发送线程, 从而确保发送线程在运行过程中能够顺利完成发送任务, 确保整个系统的安全运行。
3 结语
计算机技术的高速发展, 使测井数据的数据的实时性得到进一步提高。在石油测井数据的传输与控制系统的设计过程中, 要对不同的问题进行针对性研究, 并且要通过大量的数据来对系统的功能进行确定, 确保系统在日后的使用过程中能够达到理想的效果。
摘要：石油测井数据传输在很长一段时间通过七芯电缆完成, 这种传输方式存在较多的弊端, 主要缺点有:信号失真、信心量少、传输速度慢等。特别是在一些深井的信号传输过程中, 各种信号之间的相互干扰问题越发严重, 这也成为了阻碍现代测井数据采集系统发展必须解决的问题。
关键词：物联网,石油测井,数据传输
参考文献
[1]任哲.嵌入式实时操作系统μC/OS-II原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2019.
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国外电缆测井和随钻测井技术新进展 第5篇
国外电缆测井和随钻测井技术新进展
本文介绍了近几年国外电缆测井技术和随钻测井技术方面的`新进展,并对部分仪器的特点、结构等做了阐述.这些新仪器和新技术的使用,将对石油勘探开发带来很大帮助.得出了随钻测井技术将有很大的发展空间,但在今后很长一段时间内,电缆测井技术和随钻测井技术将共同向前发展的结论.
作 者：罗学东 王国锋 程建 董斌 王易安 吴玲 陈江同 作者单位：中石油集团测井有限公司华北事业部,河北,任丘,062552刊 名：国外测井技术英文刊名：WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(2)分类号：P631关键词：电缆测井 随钻测井 测井仪器 新进展
声波测井技术研究进展 第6篇
关键词：相控声波测井；多极子声波测井；单极子声波测井
中图分类号：P631.8+14 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0196-01
在充液井孔中声波测井属于波导问题，也就是通过声波来对井孔中的不同波段模式的衰减和声速进行测量，从而将重要的参考参数提供给石油的勘探开发工作。例如要对岩石的弹性参数、弹性参数进行计算，并对最小主地层应力和最大主地层应力进行估算，对坍塌压力、破裂压力和孔隙压力进行估算，就要参考岩石的密度、横波波速和纵波波速。声波测井技术已经经过了半个世纪的发展，成为了一门新型的现代测量技术。
一、声波测井技术
声波测井技术产生于上世纪50年代，其立足与折射地震原理，使用一单发双收装置来对首波时差进行记录，从而对地层的纵波速度进行记录，用于对孔隙度进行解释。在石油天然气藏的寻找过程中，首先要进行地面勘探，然后再对可能存在气场和油藏的区域进行打井，将仪器送入井下，从而测量探井周边的岩石物性，判断气场和油藏储集层的性质和范围。声波测井技术的本质是物理的反问题，类似于医学中使用核磁、B超和x射线对病患进行检查，也就是通过测量物理场来对介质的时空分布和性质以及长远进行反推。与之不同的是，井下具有非常复杂的情况，以及较多的未知参数，声波测井仪器的测量范围只能是有限个井孔[1]。声波测井结合了继电法，是一种比较成熟的测井技术，已经出现了很多种方法和仪器，是当前世界范围内的主要使用测定方法。
二、声波测井技术的类别及研究进展
（一）单极子声波测井技术及其研究进展。
声波接收探头、隔声体和声波发声探头，是组成声波测井仪器声系的主要部件，一般情况下使用单极子接收技术和单极子声源进行声波测井的技术可以称为对称声波测井技术或者单极子声波测井技术。使用一种圆管状结构的压电阵子作为井下的单极子声源，在收缩和膨胀的过程中，其不会因为振动而改变圆管状的对称外形。如果将圆管状的压电阵子看做脉动球源，那么压电正极的辐射指向性一个球面，其水平指向性曲线则类似于圆圈。单极子声源能够将均匀的声波能量向各方向的井壁进行辐射，从而将携带整个圆周的紧逼介质信息的，综合信息，反馈到单极子接收器中。
在硬地层井孔中，单极子声源激发的首波是滑行纵波，其次是滑行横波，再次是伪Rayleigh波，最后是Stoneley波。随着主频的依次降低，以上4种波的幅度都会逐渐增大。单极子声波测井技术无法在软地层的横波信息测量中应用。单极子声波测井技术的主要应用领域是随钻声波测井和电缆声波测井，包括套管井和裸眼井，是一种比较成熟的技术[2]。
（二）多极子声波测井技术及其研究进展。
由于单极子声波测井技术在软地层充液井孔中无法得到有效的应用，因此多极子声波测井技术得到了积极的发展。在石油工程中地层的横波波速非常重要，多极子声波测井技术综合了四极子声源、偶极子声源和单极子声源的声波测井仪器，其可以在充液井孔中得到应用，使用四级子声源技术或偶极子声源技术能够激励起螺旋波和弯曲波，二者都属于频散波，其波速比横波波速要小，但其截止频率处的螺旋波和弯曲波与横波波速比较接近。
多极子声波测井技术源于1984年美国推出的偶极子横波测井仪，人们以此为基础进行了深入的理论研究，主要是对充液井孔中多极子声波的传播进行研究，而且还研制出了非对称的声波测井仪器。我国在该方面的研究主要是中国石油天然气集团公司和中国石油大学共同研发的MPAL，全称为多极子阵列声波测井仪。该仪器的功能包括充液井孔中四级子声波测井、正交偶极子声波测井以及单极子声波测井，能够对任意地层井筒中的地层渗透率、各向异性、横波时差、纵波时差进行测量，而且我国具有完全的知识产权，是我国技术创新的一个集中体现[3]。
（三）相控声波测井技术及其研究进展。
1.声波测井相控线阵技术及其研究。
按照直接的方式来排列若干个圆管状的声波换能器，从而形成井下声波相控线阵。声波测井相控线阵具有更强的辐射指向性。声波测井相控线阵能够使声波能量集中于探头的一侧，从而使得有用的声波辐射能量增大，使其信噪比和探测能力得到有效的提高。
据相关研究，如果增加相邻阵元激励信号的延迟时间，就会增大相控线阵的声束指向角，从而使横波临界折射条件和纵波临界折射条件得到满足，加强充液井孔斯通利波、滑行横波和滑行纵波。而且增加延迟时间还能够单调增加斯通利波的幅度。
2.声波测井相控圆弧阵技术及其研究。
按照一个圆周的模式来排列若干个压电振子声波换能器，就能够组成相控声波圆弧阵。相控声波圆弧阵的工作原理，如图1所示，1个子阵是由同一个圆弧上的9个阵元组成的，能够使声波辐射的周向指向型控制得以实现。相控组合圆弧阵主要是通过对若干个相控声波圆弧阵沿轴线进行排列得到的。
图1 相控声波圆弧阵工作原理示意图
3.相控声波测井技术的发展方向。
当前的声波测井技术已经能够基本满足压裂效果评价、地层各向异性评价、任意地层横波波速测量、地层产能评价的需求，当前将多极子声波测井技术、阵列声波测井技术、常规声速测井技术统称为1.5维或一维声波测井技术。用于对远离井轴地层、井壁附近地层的径向和周向进行评价的三维声波测井技术是未来相控声波测井技术的重要发展方向。
三、结语
声控测井技术，从诞生以来得到了迅速的发展，技术条件不断成熟，应用领域不断拓展，声波测井技术更新的主要特征就是声波测井换能器技術的发展。我国从单纯的技术引进，逐渐发展为技术吸收和技术再创新，在声波测井技术的研究方面也取得了较大的进展，已经具备了比较成熟的声波测井技术，并进入了产业化的进程。
参考文献：
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基于DPCM算法的测井数据压缩 第7篇
在随钻测井系统中,测井数据的实时传输是非常重要的环节。随钻测量对数据传输的实时性要求很高,目前最常用的信号上传方式主要有钻井液脉冲与电磁波这2种[1]。钻井液脉冲信号的传输方式主要利用了钻井液脉冲信号将数据传输至地面,可靠性好,传输距离远。而电磁波传输方式在传输过程中受到底层的影响大,传输衰减严重,一般主要用于较浅的地层中。在现代测井技术中,越来越精确的地层信息使测井数据量成倍地增加,但有限的传输带宽却限制了数据传输的效率。因此提高测井数据的传输效率已经是现在随钻测量技术发展的重点。
为了提高测井数据的传输效率,发达国家已经将数据压缩技术运用在测井数据的传输中。例如,斯伦贝谢公司利用图像压缩技术已经成功地将井下井眼成像图像压缩50倍后传输至地面[2]。这样不仅解决了测井数据的传输效率问题,还兼顾实时性,使数据更快地传输至地面。与发达国家相比,我国的随钻测井整体技术还处于发展阶段,并且研究方向主要集中在信号的信道编码与信道建模等方面,对信息源的压缩的研究相对来说比较少,因此提出一种有效的测井数据压缩技术是非常有必要的。本文根据测井数据的相关性[3]特点,提出了一种基于差值编码(DPCM)的压缩编码传输方式,并给出了仿真结果。
1 DPCM编码原理
1.1 DPCM基本原理
差值编码(Differential Pulse Code Modulation,DPCM)又称为预测编码,是对信号抽样的差值进行量化编码的调制方式。DPCM是用已经过去的抽样值来预测当前的抽样值,对它们的差值进行编码(见图1)。由于所需编码的数据中存在大量的冗余,使用这种编码方法能有效地减少数据冗余,实现数据压缩的目的。其中,s(n)为输入的原始数据信号;s′(n)为输出的解码信号。
1.2 零极点预测器
DPCM编码中最重要的是预测器,预测器的选择直接影响误码率,本文选择零极点预测器来预测当前的抽样值。零极点预测器是由零点预测器与极点预测器组合得到的。
预测信号sp(n)为:
重建信号sr(n)为:
重建滤波器为:
2 测井数据的预处理
在测井数据传输过程中,计算机是严格地按照各个采样点的数据值进行计算传输的,因此测井数据的准确性是保证测井数据传输有意义的重要因素。但是由于受到井下恶劣环境的影响,即使采用严格的技术措施,测井数据曲线幅度难免会产生错误,因此有必要在进行编码前对测井数据进行预处理。
2.1 剔除异常值
所谓异常值,就是在测量过程中,测量结果大大偏离正常范围的数值。异常值的存在,扩大了测井数据的量化范围,给编码时的数据预测与量化带来了困难。在实际编码过程前,应首先剔除异常值。本文采用在统计学中的3δ准则来进行异常值的检测与剔除[4,5,6]。依据3δ准则,若采样数据的值处于平均值的3倍标准差之外,则被称为异常值。其标准差公式为
2.2 数据曲线的滤波处理
测井曲线上的毛刺干扰,主要是由于井下仪器在测井过程中的不稳定所产生的。这些测井数据的失真,会给之后的地质参数计算带来严重的干扰,在本文中采用五点三次平滑法对测井数据曲线进行平滑处理[7,8,9]。
五点三次平滑法是利用最小二乘法原理对离散数据进行三次最小二乘多项式平滑的方法,五点三次平滑法计算公式为:
式中i=3,4,,m-2。
3 测井数据编码压缩仿真实现
在实际编码过程中测井数据首先经过异常值的处理,剔除不正常的数值,然后在经过滤波算法,取消毛刺干扰后送入DPCM编码器,在经过信道传输后进行DPCM解码,得到解码后的数据(见图2)。
本文选取声波时差测井曲线作为测试数据,仿真软件采用Matlab软件。Matlab拥有高效的数值计算及符号计算功能,具有完善的数据处理功能,能够实现计算结果与编程的可视化。测试结束后可以看出,经过剔除异常值与滤波处理后,突变值被剔除,曲线保留了原始曲线的变化特征,并且较原始曲线相比明显平滑(见图3)。在编码过程中,对声波时差测井数据采用4 b编码,相对于原来的8 b编码[10],数据能够得到有效的压缩,压缩率达到了50%。经过DPCM解码后,解码曲线与原始测井曲线相比,曲线趋势保持一致。计算的出编码失真度为0.036 4,小于5%(见图4)。
4 结 语
本文提出并设计了基于DPCM算法的测井数据编码压缩。编写了相关的程序代码,并用实际的数据对该算法进行了仿真验证。
实验证明,经过DPCM算法的编码压缩,使测井数据在误差度不超过5%的情况下拥有良好的压缩比,提高数据传输的实时性,且算法结构简单,易实现,对于井下作业来说拥有很大的优势。传统的提高测井数据传输实时性主要通过改善钻井液脉冲传输能力来实现。
本文从信息源的角度出发,通过压缩数据来提高传输的实时性,与传统方法相比较,更加简单,并可与传统的方法相结合使用。
摘要：由于现实中测井数据数据量大,数据传输实时性强,这就要求传输效率要尽可能地高。但是目前大多数油田仍采用直接传输采样数据的方式。因此提出了一种基于DPCM算法的测井数据传输方式。针对编码方式的特点,设计了编码流程图。对测井数据进行了相关的预处理,再进行编码实现。经仿真实验后发现,差值编码能够有效地去除数据之间的冗余,在保证编码压缩后的测井数据与原始测井数据误差不超过5%的情况下,经压缩后的测井数据量为原始测井数据量的1/2,因此测井数据的传输效率提高到了2倍。
关键词：差分脉冲编码调制,Matlab,测井数据,数据压缩
参考文献
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γ辐射测井仪的曼彻斯特码数据传输 第8篇
关键词：γ辐射测井仪,曼彻斯特码,网络型家居辐射测量
0 引言
我们在完成海南省教育厅科研项目“网络型家居辐射测量系统”时,为扩大市场及解决经费不足的困难,应《西安首创科技工程有限公司》的要求,将该系统采用模块化结构,换用高温器件,配上“曼彻斯特码通信模块”,就能作为γ辐射测井仪,用于井下γ幅射测量。
传统的γ辐射测井仪是由井下探头和井上仪器两部份组成。井下探头,将接收到的γ辐射转换为电脉冲信号,通过长线电缆传输给井上仪器。随着微电子工业的发展,将井下探头智能化,采用井下存储回放及井下、井上数据传输就成为必然。
由于曼彻斯特编码属高速的同步传输,具有传输时无直流分量、时钟提取方便等特点,所以,在γ测井时,我们采用曼彻斯特码同步通信。
1 γ能谱测井仪的总体结构
γ能谱测井仪属于嵌入式网络仪器,其由控制部分和网络部分组成。控制部分实际上是一个小型的简单的数据采集控制系统,实现仪器的控制和数据的采集。网络部分实现网络通讯功能。这两者都属于“嵌入式系统”的范畴,两部分之间通过8位单片机系统相连,再加上一些扩展结构,其总体规划如图一所示。
环境多道γ能谱仪各个部分的主要功能如下:
(1)MCU:主要完成程序控制、数据采集和数据通信。
(2)NaI探测器、放大成形、A/D变换:对γ幅射进行能量分析和比活度的测量。
(3)曼彻斯特通信模块:和井上PC机远距离曼彻斯特码通信。
(4)以太网通信模块:嵌入式以太网测控网关,可将测量数据实时发送入以太网。
(5)数据存储模块:存储测量数据,以便测量结束后回放分析。
2 曼彻斯特编/解码
如图二所示,将基带信号“101100100”(a)与同步时钟信号(b)“异或”就得到了单端、单极性的曼彻斯特编码信号(c),其特点是在每一位的中间都发生了跳跃,上跳为“1”,下跳为“0”。为了能远端高速传送,还需要通过硬件电路转换为双极性曼彻斯特编码信号(d)或双端曼彻斯特编码信号(e)。
3 用软件实现曼彻斯特编/解码
用硬件实现曼彻斯特编码,有专用芯片,但结构较为复杂,成本高。在核辐射测量中,由于传输速率不高,帧长度较小,完全可采用软件实现曼彻斯特编码。这样有利于简化系统结构,减少成本。但这种方法的缺点是:为满足定时需要,编译码程序运行时要求独占主机。
在环境辐射测量仪中,我们采用的是网络型仪器架构。微处理器工作任务简单,仅数据采集、数据储存和数据通信。这三项任务在时间上可互相独立。所以完全可采用软件实现曼彻斯特编/解码。
曼彻斯特编码是一种自同步的编码方式,即时钟同步信号就隐藏在数据波形中。在每一位的中间都有一跳变,在位中间的跳变既做时钟信号,又做数据信号。双端传输,一个端口输出下跳沿脉冲为1,一个端口输出上跳沿脉冲为0。当出现连0和连1时,在相同位的连接边沿,插入一个相反极性的跳变。
软件实现曼彻斯特编码,就是用微处理器对基带信号判读,然后用两个I/O端口输出双端曼彻斯特编码,即在每一个半位处,一个I/O端口输出1脉冲,另一个I/O端口输出0脉冲,而当出现连0和连1时,在相同位的连接处插入一个相反极性的脉冲。
(1)时钟信号
曼彻斯特编码通信的同步时钟信号可由定时中断方式获得。选用定时计数器0工作在2工作方式,CPU在1拍工作方式,该时钟最高频率几乎可和时钟频率一致。为减少误码率,我们将同步时钟频率选为200K,此时数据传送速率为100Kbit/s。
(2)软件曼彻斯特编码
由于曼彻斯特信号在每一位的中间都要跳跃一次(同步时钟信号),所以曼码信号的带宽是基带信号的2倍,软件曼彻斯特编码的方法如下。
传统软件曼彻斯特编码是将1位数据编成2个字节的曼码(图三中的差分数据),占用存储空间太大。我们改进了编码方法,将1位数据编成2位的曼码(图三中的曼码数据)。8位原始基带数据转换为曼彻斯特编码数据后是16位。原始基带数据转换为曼彻斯特编码数据的关系是:
(1)每一位原始基带数据和曼彻斯特编码数据相同,即原始基带数据为1,转换为曼彻斯特编码数据也是1;原始基带数据为0,转换为曼彻斯特编码数据也为0。
(2)曼彻斯特编码在每一位的前边沿要插入一位。前沿插入位和本位相反。如本位为0,则前沿插入位为1;如本位为1,则前沿插入位为0。
编码软件流程图如图四所示。读出一字节原始基带数据,右移出1位(Kn),非运算求出前沿插入位(Kn-1),向曼码缓存字节右移存入前边沿位和本位。4位原始基带数据编码成一字节的曼彻斯特编码数据,存入曼码缓冲区。
4 发送双端曼彻斯特码信号
在定时器0每次中断时,即位周期的中间或边沿,微处理器判读曼彻斯特数据,在I/O端口P1.4、P1.5输出双端曼彻斯特编码信号。这时有三种情况:
(1)在每一位的中间,曼码是1,P1.5就输出一个单极性脉冲;曼码是0,P1.4就输出一个单极性脉冲。
(2)在每一位的边界,若Kn=Kn-1,P1.3、P1.4都不输出脉冲。
(3)在每一位的边界,若Kn≠Kn-1,则Kn=1,P1.5就输出一个单极性脉冲;Kn=0,P1.4就输出一个单极性脉冲。
数据的双端曼彻斯特编码数据预先存放在扩展RAM中,其地址指针用R1。每次定时中断,从RI地址取数判读输出。其软件流程如图五所示。
5 帧结构
曼彻斯特编码属于同步通信,它的帧结构如图六所示。一个通信帧由起始、类型、数据、校验、结束五部分组成。
起始场:1位半0;
类型场:8位;标志帧类型;
数据场:每种类型传送的定长数据;
校验场:8位累加和校验;
结束场:3位1;
在曼彻斯特码通信中,帧间隔均为1电平。
6 曼彻斯特解码与接收
在接收过程中,通信线路上接收到双极性曼彻斯特码,采用幅度甄别器进行分离,分离出的正负脉冲经触发器合成单极性曼彻斯特码送往单片机的P3.5口(外部中断1脚)。
帧起始的识别:在复位、空闲、及帧间隔,线路属于高电平。帧的起始场是1位半0,而在后续曼彻斯特编码格式的数据中,任何数据位不可能在1.5个位周期保持0电平或1电平。所以,如图七所示,只要检测到1位半0就标志着一帧的开始。
数据位的接收:当0电平宽度等于1.5个位周期,我们确认接受数据第一位是“0”。当0电平宽度为2个位周期,我们确认接受数据第一位是“1”。随后,单片机启动曼码时钟开始定时,微处理器按曼码时钟采样,读取每一位的数据。每次读取都采用三次取二的数字滤波法,取两次相同者为真。
7 结束语
本论文是根据本人参与海南省教育厅2008-2009年科研项目“网络型家居辐射测量系统”的研究工作,以及应《西安首创科技工程有限公司》的要求,增加“曼彻斯特码通信模块”用于井下γ幅射测量的开发工作编写的论文。
在“曼彻斯特码通信模块”的开发中,针对在单片机中传统编码方式占用存储量太大的缺点,改变编码方式,极大地减少了存储容量。设计并研究出环境多道γ能谱仪样机,完成了各模块的单独调试,目前,正在进行总体调试,并准备模型测量。
参考文献
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现代测井数据采集系统主流技术浅析 第9篇
现代测井数据采集系统的组成方式主要包括五个部分, 即主机、前端机、电缆传输系统、井下设备仪器。当然, 对一些数据量并不多的数控测井系统而言, 前端机并不是不可或缺的部分, 在结构上可以采用另外一种方式, 即测井数据采集系统是由主机和电缆传输系统这两个主要部分构成的, 这种组成方式, 使得系统在结构上表现的更加紧凑。
对地面系统而言, 利用嵌入式系统可以很好的对地面系统的结构进行简化, 大大减少内部的元件, 极大的缩小地面系统的体积和井下仪器的长度, 这对测井施工是具有很大的意义的。总体来说, 现代测井数据采集系统中的主机部分, 其操作系统一般是通用的, 例如 (UNIX) , 主机也是性能比较出色的微机, 其主要功能是:测井配置资源库管理、数据处理、数据记录、显示及与前端机通讯。前端机的功能主要是用来把井下仪器测量出来的数据信息收集起来, 然后把数据传递给主机, 主机根据前端机传递过来的数据信息, 对前端机发送相应的指令来对井下的各种仪器进行控制。采用四组接收换能器, 通过四组数据采集通道完成多道数据同时采集的任务。为了使各通道具有较好的一致性, 并满足系统扩展需要, 把采集系统分为四个功能完全相同的独立的数据采集通道。每个采集通道主要由ADC、采集通道逻辑控制单元、存储器等几个部分构成。它们的位置可以互换, 并通过一个井下控制微处理机MPU统一控制。
2 主流技术
2.1 网络技术
网络技术在功能上, 主要是为了更好的把主机和前端机连接起来, 两者之间的连接方式是多种多样的, 但必须清楚的认识到, 无论是哪种连接方式都要有网络协议的支持。另外在进行联机工作的时候, 对于每台机器的IP地址而言, 一定是唯一的。在这个系统里, 前端机的数量并不只是一台, 而是根据系统的需要来额外补充的。在两台机器的连接上, 其方法有很多种, 下面主要介绍三种。
(1) 直接利用2台计算机的串口或并口。
(2) 利用网卡来实现两台机器之间的连接。
(3) 使用主机及前端机USB口, 用USB Link电缆将两台计算机的USB接口连接起来。当主机和前端机的网络参数设置完成之后, 主机和前端机就可以开始工作了, 前端机负责接收从井下传输过来的数据, 然后发送到主机, 主机最终完成数据采集的工作。
2.2 嵌入式实时操作系统及其开发技术
由于现代测井数据采集系统的主机安装的操作系统, 虽然在功能上, 具备很强的能力, 但却在实时性方面, 该操作系统并不出色, 例如常见的windows2000操作系统。由于这种操作系统的实时性并不强, 因此适用的领域比较局限, 例如在交互式应用程序领域可以很好的得到体现, 但却无法满足高速采集应用程序的实时性要求。要想对井下的仪器数据进行快速的采集, 就需要通过嵌入式实时操作系统来完成, 这种高效的采集数据和处理数据的能力使嵌入式系统在现代测井中得到广泛的应用。
2.3 采用先进硬件及低级嵌入式系统开发技术
在过去的测井系统中, 利用小规模集成电路来组建数字系统的做法是非常常见的, 随着现代测井系统的不断发展, 渐渐的抛弃了这种做法, 开始使用内存容量大且易变成的逻辑器件、固件、现场可变成逻辑器件、低级嵌入式系统。采用上述的几种逻辑器件就可以对测井系统进行简化, 降低其复杂性, 并可以极大的提升系统的性能和可靠性。另一个方面, 由于系统结构的简化, 系统内的元件被相应的减少, 极大的缩小地面系统的体积和井下仪器的长度, 这对测井施工是具有很大的意义的。由于现代测井数据采集系统的功能越来越强, 越来越复杂, 已经无法通过硬件来简化系统和提高系统的可靠性, 所以这些软件技术的采用, 是非常必要的。
2.4 使用先进的软件开发技术
在不同的操作系统上开发驱动程序, 其影响结果是不同的, 下面以windows系统为例, 来概述windows2000的驱动程序的开发。Windows操作系统的设备驱动程序模型WDM在结构上是分层的, 这种分层就导致了不同的设备驱动程序是具有不同的优先级的。在应用程序和WDM驱动程序通讯方面, 系统向用户发送一个I/O请求包IPR结构, 这个请求包最终被发送到驱动程序, 然后系统对请求包进行识别, 判断出该IPR种的物理设备对象PDO是发送哪个设备的。通常情况下, 系统对程序的代码进行驱动, 是通过内核发送IPR来实现的。在windows操作系统中, 如果利用微软公司提供的DDK软件开发包来开发驱动程序的话, 其开发难度较大, 但是如果采用第三方提供的驱动程序开发包, 就使开发变得简单起来, 例如Nu Mega公司的Driver Works。
2.5 利用虚拟仪器设计技术来构建一个通用测井平台
现代测井的各个施工环节, 其流程往往是固定的, 尤其是对于数控测井系统、成像测井系统, 借助于高度智能化、专业化的电缆遥测系统, 因此井下的各个设备仪器的控制情况以及电缆遥测系统的工作细节, 对地面系统而言, 完全不需要考虑井下的各种情况, 地面系统的数据双向传输能力才是地面系统所关心的。通过把这些东西集成在一起, 就可以构建一个通用测井平台, 来进行软件的开发。同时, 借助UL-2000SDK提供的组件UL-API修改并完成与仪器个性有关的刻度方法、算法、滤波方法、仪器类函数重载。底层驱动程序可借助UL-DRIVER完成。最后, 通过编译、连接完成数据采集系统的构建。
3 总结
随着现代测井数据采集系统中的软件比例的不断增多, 因此对于很多的硬件功能来说, 随着现代测井数据采集系统的不断发展, 其最终将会是被软件功能所代替的, 硬件的开发离不开各种各样的软件开发工具包, 而软件的开发也离不开软件的开发支持环境, 并且测井数据处理 (滤波、各种校正) 、成像、测井方法等最终都以软件的形式存在。对于现代测井数据采集系统的发展而言, 关键就是在于加强软件技术的开发力度, 这样才能使现代测井系统得到进一步发展, 然后真正的让软件及其开发技术成为现代测井系统的重要技术组成部分。
参考文献
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一种核测井数据的拟合处理算法 第10篇
关键词：最小二乘,拟合,核测井,双峰剥离
核测井是根据岩石及其孔隙流体的物理性质,研究井地质剖面,勘探石油、天然气、煤、铀等有用矿藏以及石油地质、油井工程和油田开发的地球物理方法,是地球物理测井的一个极其重要的分支。由于地质状态的复杂性,工程上获取的一些地层参数如孔隙度、饱和度等一般是无法直接测量的,在这种情况下,主要是通过对放射性元素诸如能谱、时间谱或计数曲线的测量,然后对这些曲线进行某种数学运算,从而获得需要了解和掌握的地质参数[1]。然而,在处理这些数据的过程中往往一些环境或边界条件的不确定性,需要许多人工干预,使数据的处理结果不可避免地产生了一些人为因素痕迹,使最后的处理结果可能与实际状况大相径庭。
如果一种测量方法存在许多人为干扰因素,测量结果不具有惟一性,那么这种仪器或测量方法就失去了它的存在意义和实用价值。为了避免这种现象的发生,寻求一种计算速度快,数据准确可靠,结果惟一的数据处理方法就显得尤为重要。
1 问题的提出
图1是检测到的核元素中子计数曲线,图2是经过滤波后的状态,需要对该曲线滤波后的凸出部分(阴影)进行积分g(x)=∫baf(x)dx运算后,推导出另一参数。由于数据测量干扰漂移较大,对该曲线的一般处理方法是经过多次滤波,使曲线基本光滑,确定运算区间[a,b]后再进行积分。
一般确定积分区间的方法是采用人工选点,即由操作人员手工在屏幕上移动鼠标给出端点a、b位置。对于同一个操作员每次的选择可能都是不一样的,而不同的操作员的选择就更难保证同一曲线数据的区间位置相同,也就是说,同一组测量数据最后得到的计算结果会千差万别,从而导致测量结果的不准确和不一致。
结合人工选点的规则和对曲线的观察,我们发现,积分运算区间的两个端点是曲线在该点的一阶或二阶导数为0的点,即:
f′(a)=0 ,f″(a)=0 或f′(b)=0 ,f″(b)=0。
为此,我们提出利用数字信号处理技术由计算机自动选点,采用最小二乘曲线拟合法可以很好地解决这个问题。
2 曲线拟合与积分区间自动设定
由图2可以看到,曲线经过滤波后还存在许多波动,为此,先用最小二乘法对曲线进行拟合[2,3,4,5,6]。
实际应用中可以归纳为以下四步:
(1)根据测得的数据点(xi,yi),绘制散点图,确定拟合多项式的次数n;
(2)列表计算
(3)列出法方程组求系数a0a1,...,an;
(4)根据求出的系数写出拟合多项式。
至此,根据最小二乘法进行曲线拟合的任务就完成了。
根据多项式采用数值微商法即高等数学中的极值原理,即连续函数在极值点的一阶导数为零(对离散函数来说,一阶数值微分为零),而且,导数由负变正为极小值,由正变负则为极大值。鉴于计数曲线的离散性,用一阶数值微分求得它的微分曲线。常用如下的一阶数值微分公式:
一阶微分谱的过零点,即为准确的峰位置。但是精确的峰值并非为整数道,往往要用过零点两边相邻两点的线性内插来求得。如图所示。 微分谱的过零点介两个整数道ia,ib之间,做线性内插可得:
其中: ia,ib分别为左右两道的整数道址;
ya,yb分别为左右两道计数的导数。
这样,可求的波峰的两个端点位置,自动积分的区间也就确定了。
3 拟合结果及分析
通过最小二乘对多条曲线的拟合结果分析表明,采用这种方法可以有效地避免人工定点所带来的一系列问题。
3.1 拟合处理比滤波法更有效
传统的滤波法需要处理多次才能使曲线基本光滑,误差范围也很难控制。采用最小二乘法进行曲线拟合后,所得曲线光滑连续且误差可控制在允许范围之内。
3.2 自动寻找积分区间使结果具有惟一性
拟合处理得到是一条连续的光滑曲线如图3(A)所示,采用程序自动确定积分区间[a,b]非常方便。利用程序可在如图3(A)所示区间[100,800]上自动找到该条曲线对应的峰位(拟合曲线最大值),然后在峰位的两边根据约定的一阶、二阶导数条件,找到峰的起始和终止位置即找到积分区间[a,b]的值。显然,采用这种方法得到积分区间完全依照程序根据拟合曲线自动确定,没有任何人为因素痕迹,所得结果且具有惟一性,那么仪器的测量结果也就具有了说服力。图3(A)中光滑曲线是采用8次多项式拟合处理的结果。
实际中的地质情况是非常复杂的,信噪比好时所得曲线形状比较规整,而信噪比不好时曲线形状就不太理想。那么,拟合多项式始终采用同一个拟合次数显然不能很好地达到精度要求。因此,实际中将多项式的次数作为一个可变参数,能够根据曲线质量选择不同次数的多项式。通过对单条曲线采样点数和对不同次数多项式拟合结果分析,将多项式次数设定在48时,函数逼近效果很好,且运算速度和精度可以满足实际需要。表1是n=8时图3(A)拟合曲线的多项式系数。
4 讨论与结论
4.1 传统计算方法的弊病
传统的选择积分区间和滤波处理方法存在明显不足。首先,不规则波形情况下,波峰起始与终止位置的确定与操作经验有关。在波峰比较平坦时,波峰的上升与下降沿即波峰不明显时,位置选取与对仪器性能的熟悉程度和操作使用经验密切相关,不熟悉仪器和缺乏使用经验的用户,很难选准两个端点的位置。
其次,常规滤波算法获得的曲线保留了数据的许多细节即光滑度不够,程序自动寻找区间[a,b]非常麻烦,在波峰位置不明显时尤为突出,而且,即使找到了端点位置可能也不是我们计算中所需要的。
最后,计算结果的不确定性。许多不确定因素导致运算区间[a,b]的位置不能固定,使计算结果不确定或者说不惟一,对于一种测量仪器来说,这是一个致命的缺陷。
4.2 曲线拟合计算方法的优越性
采用最小二乘对测量数据进行曲线拟合,然后根据拟合曲线以及条件约定,自动寻找积分区间[a,b],然后进行积分运算的方法有很大的优越性。
首先,消除人为因素干扰。采用最小二乘曲线拟合后的曲线光滑度好,程序自动搜寻积分区间简单方便,定位准确,不会因使用者的熟练程度而影响测量结果。
其次,结果具有惟一性。消除人为因素干扰后,积分区间位置固定,积分结果确定,最后所得的测量参数具有惟一性,使一台测量仪器的结果具有了一定的数学基础。
最后,测量精度满足要求。通过将曲线拟合处理结果与传统人工选点法处理结果进行对照,表明测量误差可以控制在±2%以内,与仿真条件下的测量结果相比,其测量误差控制在±0.5%以内。
4.3 功能扩展
我们知道,曲线拟合在某种程度上表示了曲线变化的一种趋势。例如,若干离散点拟合后获得的函数符合f(x)=ax2+bx+c的变化规律,那么在给定离散点以外的点x′处的函数值y′就可以用表达式y′=f(x′)求出。按照这种思路,可以将拟合算法思想扩展到曲线的延伸上来。
实际中,由于测量工艺的变化,出现一条测量曲线上存在两个峰(交叉或分开)的现象如图4所示,需要将两个峰在交界处进行剥离构成两条单独的曲线进行处理。当将两个峰剥离后,这两条曲线上除剥离的峰以外,其余离散点的值是不确定或者说曲线是不完整的。这时,我们可以借助曲线延伸的思想通过已知离散点得到拟合函数,将其余x′处的函数值用y′=f(x′)求出相应的y′。如果计算出的值与期望值相差较大,可选择若干特征点进行插值运算,以得到满足实际需要的曲线。
4.4 结论
根据对最小二乘曲线拟合算法和实际处理结果分析表明,采用最小二乘可以获取核测井数据的拟合曲线,自动搜寻积分运算区间,通过积分计算,可以推导出另一地层参数,满足精度要求,是一种切实可行的有效算法, 为测井仪器的应用提供了必要的科学依据。
参考文献
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提高自然伽马测井质量的技术研究 第11篇
关键词：自然伽马；测井质量；技术方法；油气田企业；矿产开发
中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0045-02
自然伽马测井技术于20世纪70年代在油气生产企业中得到了广泛的推广和应用。在油气田企业中这种技术主要用于对井与井之间的地质结果进行对比分析，对井下油气的存储量进行估算，确定岩土和沉积物的属性，对火成岩石的缝隙等进行分析。自然伽马的测井质量主要受到两个方面的因素影响，分别是下井仪器的基本性能以及地面系统所采用的信号数据资料处理方式和方法。其中前者是决定测井质量的基本因素。要想提高自然伽马井的整体运作质量，就应该把握这设计的核心，确保新的产品具有优良的品质和性能。为了提高测井质量，应该从下井的仪器的性能、地面数据处理的方法以及数据后处理的方法等方面入手，采取相应的技术和措施。但是，只是单方面的改变井下检测技术根本无法从根本上解决这些问题，只有同时采用恰当的地面数据处理方法和措施，才能够从根本上提高自然伽马测井的质量。最近几年随着技术的不断发展，自然伽马测井的后处理方法取得了很大的发展和进步。后处理方法主要是对测井的曲线采用进一步的处理方法和措施，来达到提高曲线分辨率，解决测井在实际工作过程中遇到的困难问题。因此，从总体上而言要想提高自然伽马测井的质量，就应该从下井仪器的性能、地面数据的处理方式和方法以及后处理等方面入手，之后三者之间相互协作，共同改进才能够不断提高测井的质量。
1 下井仪器的性能
1.1 下井仪器的设计
下井仪器的设计主要包括探测器设计、抗干扰设计以及三次设计技术应用三个方面：（1）探测器设计，自然伽马测井过程中对于统计特性的要求，迫使操作人员对探测器的探头尺寸不断的增大，以提高计数率降低统计数据的起伏波动。探头尺度的增大经常会受到仪器外部轮廓的限制，使其能够发挥的潜力十分有限。如果增大探头的长度就会带来薄层分辨能力下降的问题。于是，在对探测器进行设计过程中应该对各方面的因素综合考虑，合理的价格范围内，最大可能地满足探测器的基本性能、薄层的分辨率以及产品固有的测量属性，实现最大的性价比。（2）抗干扰设计，抗干扰设计是保证测量的信号数据能够完整、准确地传达地面数据分析系统的关键。抗干扰设计过程中采取的措施主要有屏蔽、滤除以及抑制。其中屏蔽又主要包括电屏蔽以及磁屏蔽两种形式；滤除主要是通过具有鉴别功能的电路，去除干扰的信号，提取出有用的信号；抑制的主要功能是通过元器件结构布局以及信号电路的合理设计，来确定信号的走向，以获取有用的信号数据。（3）三次设计技术的应用，其主要目的就是在保证电路基本性能以及稳定性的基础上，不断降低成本，并且采用设计技术实现三类元件制造的有机组合。
1.2 下井仪器刻度
（1）确定恰当的采样时间。同样的井下地质特征，如果采用不同类型的仪器开展测量工作，那么就会获得不同类型数据资料。给数据资料之间的对比分析带来了极大的难度，为了能够有效地解决这一问题，应该采取的措施和方法是进行仪器的标准化处理。同时，为了能够确保采样数据之间的可比性，应该采取的另一方法措施是确定恰当的采样时间，其中本底的采用时间以及加源刻度的采样时间应该根据统计数率相对误差的影响合理的设计。（2）仪器的工作状态应该一致化。仪器工作状态对于采样信号数据的可比性具有较大的影响。因此为了保证测井的质量，在对仪器时刻进行设计的过程中，应该保证工作状态与测井的时刻工作状态保持一致。
2 地面数据处理方法
如果数据处理方法选用得不够恰当，即便是再好的下井仪器性能，也不能够得出质量较高的测井曲线。在对伽马信号数据进行实时的筛选、分析和测量的过程中，伽马放射性的强度、仪器的灵敏度以及过滤的方式等都会给地面数据的分析带来极大的影响。因此，根据测井地面的环境特征以及地质条件，伽马测井仪器的固有特征属性等，选取适合不同数字滤波的分析方法，建立一种比较完善的数据分析体系，对于提高测井的质量具有重要的价值和意义。
目前可以选取的数据处理方法主要有自适应滤波方法、加权平均滤波权值确定方法以及建立灵活可选的数字滤波等。其中自适应滤波方法是数据处理过程中研究最为集中的一种方法，这种方法的主要目的是在满足数据分析基本性能的基础上，不断提高数据处理的速度，降低数据处理的成本。这种方法可以根据测井工程的具体特征，灵活地进行细节的设计和具体方法的选用，具有很好的适用性。
3 后处理方法
采用后处理方法的主要目的是，进一步提高测井曲线的质量，以最终保证测井的整体质量。最具有代表性的后处理方法主要有正则反化褶积方法、小波变换方法、区域分形投影方法以及对曲线进行分段处理等。其中：（1）正则反化褶积处理方法中含有一种信噪比测井数据分析功能，其能够根据信号数据中噪声的大小选择正则化的因子对问题进行处理，这种方法是提高测井质量的有效的后处理方法。（2）小频率变换分析方法，这种方法认为测井曲线上不同的频率信号对应不同来源的信息，例如曲线上高频成分通常被认为是对应地下薄层信息，这些信息由于受到信号周围的地层影响较大，使得反应薄层的信息被削弱。在对小波进行变换处理的过程中，常采用“分频加权重构”作为主要的指导思想，对于测井曲线上的高频率信号进行能力补偿处理，从而通过提高测井曲线垂直分辨率的形式，提高测井曲线的质量。（3）频域分形投影方法能够综合地利用多种应用数学理论知识，诸如频谱分析、分形几何位势论、小波变换以及射影定理等，实现不同测井数据资料之间的分辨率的转变，提高测井曲线的质量。（4）对曲线进行分段处理，测井曲线呈现的形式是多种多样的，如果对于整条曲线都采用一种方法进行处理，会存在较大的误差，面对这种情况分段处理就是一种很好的方法。例如，一条测井曲线可能是不平稳的，但是在测井曲线的某些部分却又是平稳的，这就为有效地采用分段处理方法提供了重要的依据和条件。采用分段处理的方法能够使波动情况不同的各段获得相同的误差标准，进而提高测井的质量。因此，对于测井曲线采用分段后处理方法进行分析，也是提高测井质量的一种重要的
方法。
4 结语
伽马测井质量的影响因素是多方面的，提高测井质量也是最近几年研究的重点工作，研究的领域主要集中在增大探测器的尺寸以提高计数的效率、提高传感速率以及集成化设计和制造等方面。这些方法能够在一定程度上改善测井的质量，但是现有的测量技术和方法可以用于挖掘的潜力已经十分有限。随着技术的不断发展，对于数据信号精确度要求的不断提高，研究提高自然伽马测井质量的方法和措施成为了一项重要的科研工作。本文的研究提出了提高自然伽马测井质量的技术方法，并且具有良好的效果，具有一定的参考价值和借鉴
意义。
参考文献
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应用在测井电缆传输的几种编码技术 第12篇
测井电缆传输系统一直存在着传输速度慢、信息量少、信号衰减、失真大等问题, 为了增加信息的传输速度, 开展高速电缆传输系统和研究先进的编码技术便起到越来越重要的作用。要想提高测井电缆信息的传输速率, 必须先要了解测井电缆的特性。在一个测井系统中, 地面系统与井下仪器间的数据传递通过电缆来实现。通常, 我们所使用的测井电缆为7芯恺装电缆, 长度一般7000m。本文根据测井电缆的特性, 来介绍几种应用在高速电缆传输系统中的编码调制解调技术。
1 相关编码
“相关编码”又被称为“部分响应信号传送”。一般认为提高传输速率与码间干扰是相互矛盾的, 而相关编码恰恰是利用码间干扰达到压缩传输频带, 提高传输速率的目的, 从而很好的解决了码间干扰与传输频率之间的矛盾。
通过把图1中的波形, 用两个相隔一位码元的波形相加, 合并得到一个新波形。从而使两个相隔一位码元的波形的尾巴正负相抵, 减小了码间干扰。便得到了相关编码波形, 即部分相应信号如图1所示。
设输入二进制数码序列为{an}, 并设an的取值为+1及-1 (对应“1”和“0”) , 当采用部分响应信号时, 需要把两个相隔一位码元的波形相加, 设合并得到的数码序列用{bn}表示, 即:
上式便可以看出, 当an和an-1分别取+1、-1不同的组合时, bn便会得到+2、0、-2三种值, 成为一种伪三元序列即双二进制码, 一般的相关编码载波传送系统框图如图2所示。
传送系统框图如图2所。
在同样输入信噪比条件下, 部分响应信号波形的抗噪声性能要比理想低通系统的要差。这表明, 为了获得部分响应系统的优点, 就需要花费一定的代价。在哈里伯顿Excell-2000系统中就广泛用到相关编码方法。
2 曼彻斯特编码
由于曼彻斯特码能提供足够的定时分量, 又无直流漂移, 编码过程相对简单。在一个位的时间中央, 电压从高变低为代码1, 而电压从低变高为代码0。命令同步和数据同步都占3位的时间宽度, 都在第2位的时间中央有变化, 电压从低变高为代码0, 而电压从高变低为代码1。
曼彻斯特码的编码格式。
曼彻斯特码有2种数据格式:命令同步格式和数据同步格式。
命令同步的一帧数据格式见图3。第一位为命令同步头第一位为位数据第位为奇偶校验位奇校验。数据同步的一帧数据格式见图。第1~3位为数据同步头, 第4~19位为16位数据, 第20位为奇偶校验位奇校验位。
基于曼彻斯特编码的特点, 采用曼彻斯特编码技术可以使传输二进制信号的频率约束到一定的频率范围内, 通过调整相应的传输器参数, 可以保证信号占空比变化的大小。
3 AMI曼彻斯特码
在使用曼码编码方式的测井数据传输系统中, 电缆上传输的信号是AMI曼彻斯特码。AMI曼彻斯特码相当于将曼彻斯特码进行一次“微分”, 即在曼彻斯特码的上升沿处为正脉冲, 而在下降沿处为负脉冲, 该正、负脉冲被处理为圆润的“正弦波”形状, 如图6。
A M I曼彻斯特码有两个优点。首先, AM I曼彻斯特码的电压不全在高值状态, 故较曼彻斯特码的功率小。其次, 由于测井电缆是几千米长, 缆芯存在明显的分布电容和分布电感, 使得电缆在传输交流信号时, 信号的频率越高, 则衰减越大。如果直接将曼彻斯特码在电缆上传输, 由于曼彻斯特码的方波信号的高频谐波成分较大, 故信号畸变很大, 这样信号在接收电路中被恢复整形时容易出错, 从而造成解码错误, 即本来为“1”的信号解码出来为“0”, 而应为“0”的信号解码为“1”, 使得数据的误码较高。而AMI曼彻斯特码的波形接近正弦波, 这样使得信号中的高频谐波成分较曼彻斯特码大大减少, 因而信号的畸变较小, 所以误码率较曼彻斯特码低。
在测井数据传输系统中, 曼彻斯特码是最常用的编码方式, 但是它还具有传输频带较宽。
4 HDB3码
HDB3码是一种新型三阶高密度双极性码, 有3个电平, 分别为+1、0、-1。其能够满足码型中低频分量和高频分量尽可能少、码型中应包含定时信息以便于提取时钟、码型变换设备简单可靠等要求。
HDB3码的编码方式。
当输入码流连“0”小于或等于3个时用0表示信息“0”, 用B-和B+交替表示信息“1”。当输人码流中出现4个或4个以上连“0”码时, 以4个连“0”为一组, 用取代码“000V+”、“000V-”、“B00V-”、“B00V+"代替。其中取代码的选取规则如下。
使任意2个相邻V脉冲 (又称破坏点) 间的B脉冲为奇数 (0算偶数) , 其表格形式如表1所示。
例如设二进制码流为{1, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1}, 码流前一个破坏点为V, 且至第一个连”0”串前有偶数个B, 则根据上述编码规则可得到以下H D B 3:B+0 B-B+B-0 0 V-0 0 0 B+B-B+00V+00B-。从HDB3码可以看出, 它可分为2路单极性归0码+HDB3码和-HDB3码波形的叠加。
与相关编码相比, 在相同的传翰速率下, HDB3码的频带宽度相关编码信号的频带宽度的两倍, 提高了频带利用率。而且因为相关编码信号在电缆中传输时, 是一种伪三元序列, 有+2、0、-2三种值, 与HDB3码的3个电平类似, 但其电平比码的高倍所以相关编码信号需要更大的功率, 这对采集站电源抓提出了更高的要求。
经过大量实践后选定的选用HDB3码型的最大特点就是既保持了功率中没有直流分量、传输频带较窄、信号能量集中在时钟预率的1/2, 需要功率小, 自身具有检错能力强, 传输速率快等特点。
5 QAM调制
QAM又称正交幅度调制法。在二进制ASK系统中, 其频带利用率是1bit/sHz若利用正交载波调制技术传输ASK信号可使频带利用率提高一倍。如果再把多进制与其它技术结合起来, 还可进一步提高频带利用率。能够完成这种任务的技术称为正交幅度调制 (QAM) 。它是利用正交载波对两路信号分别进行双边带抑制载波调幅形成的。通常有二进制QAM, 四进制QAM (16QAM) , 八进制QAM (64QAM) 等。
Q A M调制器的原理是发送数据在比特/符号编码器 (也就是串并转换器) 内被分成两路, 各为原来两路信号的1/2, 然后分别与一对正交调制分量相乘, 求和后输出。接收端完成相反过程, 正交解调出两个相反码流, 均衡器补偿由信道引起的失真判决器识别复数信号并映射回原来的二进制信号。
对于高速电缆传输, 地面仪向下井仪传送的数据量小, 选用16QAM信源编码;下井仪向地面传送的数据量大, 选用32QAM信源编码。再利用ADSL宽带接入的DMT技术和回波抵消技术, 可以有效的提高现有电缆频带利用率。从而提高了抗脉冲噪声和快衰落的能力, 同时提高了系统灵活适应信道的能力。
6 结语
在同样频带的电缆上, HDB3码的传输速率是曼彻斯特码的2倍。HDB3码具有检错能力, 当传输过程中出现单个误码时, 破坏点序列的极性交替规律将受到破坏, 因而可以在使用过程中测传输质量。而基于QAM调制的利用ADSL宽带接入的DMT技术同样能降低衰减、串音、码间干扰, 提高了现有电缆的频带利用率, 从而较理想地解决了信号高速传送问题。其不对称性表现在上行速率可达640kb/s~1Mb/s, 下行速率达1.5Mb/s~8Mb/s, 有效传输距离为3km~5km, 比现有的成像测井系统所用的井下电缆传输速率高得多。由此可见HDB3码和QAM调制技术都具有电缆传输上优点, 将得到广泛的应用。
摘要：在信息化产业高速发展的今天, 随着测井技术的不断发展, 测井系统中需要传送的数据量越来越大, 速率也要求越来越高。本文通过几种编码技术的介绍和比较, 得出几种编码技术的优缺点, 分析编码技术在高速电缆传输上应用的趋势。
关键词：电缆传输,编码技术
参考文献
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