发布时间 : 星期三 文章多臂井径测井技术简介更新完毕开始阅读f2a85a0a76c66137ee061965
西安石油大学本科毕业设计（论文） （5）扶正方式：上下扶正器自动扶正。 （6）测速：<600米/小时，纵向分辨率1/128米 2.2.3 工作原理 该仪器工作原理由机械和电气两大部分组成，机械原理见（8）说明；电路由电源、单片机电路、信号传输、井温、井径、斜度和相对方位等部分组成。其原理框图见图2-1所示。 位移传感器1位移传感器8位移传感器9位移传感器16位移传感器17位移传感器24位移传感器25位移传感器32位移传感器33位移传感器40激励源放大电路滤波电路激励源放大电路滤波电路激励源放大电路滤波电路激励源放大电路滤波电路激励源放大电路滤波电路井斜方位电路下挂仪器电路缆头电压AD采集控制电路MCU电路编码发码电路DC-DC电源井温电路电压选择电路 图2-1 四十臂井径仪原理框图 激励源加到40个位移传感器上，40个位移传感器输出带位移信息的电信号，此电信号经模拟开关选择、放大、滤波处理，送达A／D转换器,经A／D转换成数字量后由单片机串口发向编码单片机。编码单片机把数据编码发向地面。井斜方位电路采集数据后，等主控单片机请求数据，得到请求把数据通过串口发出。 （1）DC-DC电源部分 DC-DC电源输入+80～+95V，输出+5V、+15V、-15V，为各模块电路提供电压。电源测试点及电压值： DDS73F-20B-02板C31+：+15V DDS73F-20B-02板C32-：-15V DDS73F-20B-02板C33+：+5V DDS73F-20B-02板C10+：+5V DDS73F-20B-02板C14两端：+4.096V 7 西安石油大学本科毕业设计（论文）
DDS73F-20B-02板IC3-P5：+2.048V DDS73F-20B-02板IC4-P5：+1V 仪器外壳为地 （2）电压选择电路
电压选择电路选择是电机工作或测量部分工作，当供电小于95V测量部分工作；当供电大于100V电机工作，开始张臂，张臂开始后，供电大于80V电机保持工作。当供电负电时电机工作，开始收臂。
（3）MCU控制、A/D采集电路
MCU控制、A/D采集电路是整个仪器的核心电路，它产生位移传感器的激励时序、四十臂的通道控制时序、A/D采集时序、主控通信控制。
（4）编码发射电路
主控单片机把采集到的数据通过串口发给编码单片机，编码单片机将收到的数据编码输出给编码驱动电路（编码规则见编码规则说明），驱动电路将信号耦合到电缆上。
（5）井温电路
井温探头选用铂金丝电阻传感器，传感器电阻的变化经线性电路转换成电压的变化，经A/D采集电路转换成数字信号。舱温电路与井温电路相同。
温度和测量值对应关系为：
0℃=540；100℃=2273；150℃=3120；175℃=3538。 计算公式近似为：温度=（测量值-540）/17.2。 （6）缆头电压电路
缆头电压电路测量缆头供电电压值，为地面供电提供参考。 计算公式： 缆头电压=测量值*0.031 （7）井径电路
井径部分由机械探测臂、位移传感器、激励电路、信号放大电路、滤波电路及A/D转换电路组成。
（8）四十臂井径仪主要用来检测套筒的变形以及射孔位置的检查，由上扶正组件、电路仓、传感器及测臂系统、下扶正、动力系统组成。
其传感器机械部分的工作原理如图1-2所示：
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图2-2 传感器机械部分的工作原理图
图2-2所示的虚线部分为臂的收拢状态，实线为张开位置。由于弹簧的作用，使测臂紧贴井壁，当井壁有变形时，测臂随井壁的变形而张收，从而带动测杆的轴向移动；由于弹簧的作用使位移传感器测杆紧贴测量臂的端面，当测杆轴向移动时，测量臂作同步跟随运动。由于测杆的轴向移动使得位移传感器输出波形的峰值随之变化。
位移传感器采用桥式电感无触点位移传感器。红线是位移传感器激励源、橙线是位移传感器信号线、黑线是位移传感器地线。
使用位移传感器的最大特点有:
① 无接触、无摩擦测量位移传感器的一个最大特点是,磁芯运动部件与测量线圈总承之间无任何机械感器的使用寿命可达到无限长,给维修带来极大的方便。
② 分辨率可达到无限大。因为位移传感器是通过电磁测量原理进行无摩擦、无接触测量,测量磁芯的任何微小变化都会引起电信号的变化。仪器的整体分辨率仅受到信号处理电路及A/D转换电路精度的限制,这一特性也使仪器具有很高的重复性。
（9）方位模块电路,水平放置仪器，井斜应为90度，转动仪器，方位应从0-360度变化。仪器垂直时（井斜为0度），方位为随机数，只有仪器井斜大于5度，方位才起作用。 2.2.4 数据传输方式
（1）模拟信号传递 多臂井径仪数据传输方法很多。最初研究的X—Y井径仪，8臂井径仪等都以模拟信号往上传输，产生的信号大多数情况下未经井下仪器电路处理，直送到地面。如果电缆绝缘不好，对信号的影响直接影响到测井结果。
（2）以正负脉冲传递 康普乐40臂井径仪是以正负脉冲传递信号。该仪器有2个差动变压器传感器，2个传感器反映套管内径大值变化和小值变化;大小内径变化经电路处理以正负脉冲的形式上传。该方式传输信号电缆衰减也很大。
（3）以PCM脉冲形式传递 斯伦贝谢公司生产的36臂或60臂井径仪其仪器利用6个差动变压器传感器，仪器采集数据增加必须采用一种转换信号方式，一次把6
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个信号传到地面。该仪器使用PCM上传信号。PCM编码过程是将模拟信号调到1个二进制脉冲序列，载波是脉冲序列，即改变脉冲序列中的脉冲存在与否的状态。PCM的数字信号比模拟号抗噪声能力强。
（4）数据以帧的形式往上传递 随着电子技术的发展及计算机的应用，独立16臂或独立40臂井径仪在遥传系统中采用同步通信。同步通信把许多字符组成一个信息组，又信息帧，每帧开头用同一字符来指示，每个字符之间没有附加的数据位作为标志或分隔字符，因此通信数率比较高，1帧可达256字以上。像Sondex独立40臂井径仪，康普乐独立40臂井径仪和国产独立40臂井径仪，都是采用同步通信每1帧48个字，每个字16bit，传输速率相当高。只有这么高传输速率才能满足地面成像。
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