隨鉆中子測井技術(shù)是隨著當(dāng)代隨鉆測量技術(shù)的興起而迅速發(fā)展起來的新型測井技術(shù)。作為一種尖端測井方式,隨鉆中子測井在鉆井過程中同步進行測量,通過實時獲取孔隙度等地質(zhì)參數(shù)來定位石油貯存點,在石油勘探過程中發(fā)揮著重要作用。目前國外的隨鉆中子測井技術(shù)相對成熟,而國內(nèi)正處于起步階段,因此對隨鉆中子測井技術(shù)的研究可以有效地推進國內(nèi)石油行業(yè)的發(fā)展。隨鉆中子測井儀是通過對隨鉆中子測井技術(shù)的研究而研制出來的測井儀器,由地面控制系統(tǒng)和井下數(shù)據(jù)采集電路構(gòu)成。主控及數(shù)據(jù)存儲模塊是井下數(shù)據(jù)采集電路的核心,主要功能包含中子數(shù)據(jù)采集流程控制和測井?dāng)?shù)據(jù)存儲兩方面。本文首先分析了隨鉆中子測井原理,結(jié)合隨鉆中子測井儀的電路架構(gòu)和工作流程,確定了主控及數(shù)據(jù)存儲模塊的技術(shù)指標(biāo)及功能實現(xiàn),并在此基礎(chǔ)上給出了模塊的總體方案設(shè)計。其中,模塊的主控部分以MCU+FPGA為基本架構(gòu),完成的主要工作有:在作業(yè)、刻度以及數(shù)據(jù)下載三種工作模式下的工作流程設(shè)計、與電源通信模塊之間的通信協(xié)議設(shè)計、中子數(shù)據(jù)采集流程設(shè)計、儀器狀態(tài)信息監(jiān)測流程設(shè)計、高壓和模擬模塊控制及數(shù)據(jù)交換流程設(shè)計等;數(shù)據(jù)存儲部分以FLASH為基本存儲器,主要包含:數(shù)據(jù)存儲區(qū)域劃分、測井?dāng)?shù)據(jù)存儲和高速下載、數(shù)據(jù)區(qū)擦除以及格式化等基本功能。為保證數(shù)據(jù)存儲模塊能夠準(zhǔn)確、高效地管理測井?dāng)?shù)據(jù),這部分還設(shè)計了操作容錯機制、存儲地址定位設(shè)計以及壞塊校驗設(shè)計等。最后,論文闡述了針對所設(shè)計模塊進行的一系列實驗,給出了實驗結(jié)果。實驗內(nèi)容包含系統(tǒng)通信實驗、采集流程控制實驗、數(shù)據(jù)存儲功能驗證實驗以及高溫實驗等。結(jié)果表明,所設(shè)計模塊的性能指標(biāo)符合隨鉆中子測井儀的技術(shù)要求。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：P631.83
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第二章 隨鉆中子測井儀主控及數(shù)據(jù)存儲模塊方案設(shè)計
    2.1 隨鉆中子測井原理分析
        2.1.1 測井方法分析
        2.1.2 井下數(shù)據(jù)采集電路簡介
        2.1.3 工作流程簡述
    2.2 主控及數(shù)據(jù)存儲模塊實現(xiàn)功能和技術(shù)指標(biāo)
    2.3 主控及數(shù)據(jù)存儲模塊方案設(shè)計
        2.3.1 硬件電路設(shè)計方案
        2.3.2 數(shù)字邏輯設(shè)計方案
        2.3.3 軟件設(shè)計方案
    2.4 本章小結(jié)
第三章 隨鉆中子測井儀主控及數(shù)據(jù)存儲模塊硬件電路設(shè)計
    3.1 硬件總體結(jié)構(gòu)圖
    3.2 控制部分電路設(shè)計
        3.2.1 MCU選型及外圍電路設(shè)計
        3.2.2 FPGA選型及外圍電路設(shè)計
    3.3 DC-DC降壓電路設(shè)計
    3.4 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測電路設(shè)計
        3.4.1 加速度監(jiān)測電路設(shè)計
        3.4.2 溫度監(jiān)測電路設(shè)計
    3.5 數(shù)據(jù)存儲部分電路設(shè)計
        3.5.1 存儲芯片需求分析
        3.5.2 數(shù)據(jù)存儲模塊電路設(shè)計
    3.6 通訊接口設(shè)計
    3.7 本章小結(jié)
第四章 隨鉆中子測井儀主控及數(shù)據(jù)存儲模塊數(shù)字邏輯設(shè)計
    4.1 通信及命令解析邏輯設(shè)計
        4.1.1 串行通信控制邏輯設(shè)計
        4.1.2 命令解析控制邏輯設(shè)計
    4.2 采樣流程控制邏輯設(shè)計
        4.2.1 采樣周期控制邏輯設(shè)計
        4.2.2 高壓、模擬模塊控制邏輯設(shè)計
        4.2.3 數(shù)據(jù)發(fā)送控制邏輯設(shè)計
    4.3 加速度監(jiān)測控制邏輯設(shè)計
        4.3.1 計數(shù)測頻誤差分析
        4.3.2 加速度測量邏輯設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第五章 隨鉆中子測井儀主控及數(shù)據(jù)存儲模塊軟件設(shè)計
    5.1 軟件總體流程圖
    5.2 中子部分控制軟件設(shè)計
        5.2.1 通信控制流程設(shè)計
        5.2.2 工作模式切換流程設(shè)計
        5.2.3 ADC采集控制流程設(shè)計
        5.2.4 狀態(tài)信息更新流程設(shè)計
        5.2.5 孔隙度計算流程設(shè)計
    5.3 數(shù)據(jù)存儲模塊軟件設(shè)計
        5.3.1 存儲器工作指令集
        5.3.2 數(shù)據(jù)存儲模塊工作流程設(shè)計
        5.3.3 數(shù)據(jù)存儲模塊操作容錯機制
        5.3.4 數(shù)據(jù)存儲模塊地址定位設(shè)計
        5.3.5 數(shù)據(jù)存儲模塊壞塊校驗設(shè)計
    5.4 本章小結(jié)
第六章 模塊性能測試與實驗結(jié)果分析
    6.1 通訊實驗
    6.2 采集流程控制實驗
    6.3 數(shù)據(jù)存儲模塊功能驗證實驗
    6.4 溫度監(jiān)測實驗
    6.5 孔隙度計算實驗
    6.6 高溫、功耗實驗
    6.7 本章小結(jié)
第七章 結(jié)束語
致謝
參考文獻
附錄

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本文編號：2892999