恒功率双侧向测井仪功率控制算法研究
2010-02-06陈召军曾晓丰田小强
陈召军 游 畅 曾晓丰 田小强
(川庆钻探工程公司测井公司 重庆)
恒功率双侧向测井仪功率控制算法研究
陈召军 游 畅 曾晓丰 田小强
(川庆钻探工程公司测井公司 重庆)
文章针对目前国内广泛应用的恒功率双侧向测井仪在功率控制方面的缺陷,提出了采用仿人智能功率控制的方法,并总结出了一整套功率控制规则库。该控制方法使得仪器具有较好的稳定性,快速性和鲁棒性。
侧向测井仪;恒功率;仿人智能控制
0 引 言
双侧向测井是目前国内应用较为广泛的一种测井方法。它检测的地层电阻率是重要的物理参数之一,这个参数在寻找和确定油气方面起着重要作用[1]。目前在川渝地区应用比较普遍的是恒功率双侧向测井仪,但其功率控制的算法比较粗糙,自适应能力弱,功率调节速度慢,调制精确度低,并且其指数调节由模拟电路来实现,温度性能较差,抗干扰能力弱,维修困难。因此,我们发展了由更为智能的控制算法来实现对主电流功率的恒定控制。
1 恒功率测井原理
恒功率双侧向测井是指在测井过程中保持主电流的功率恒定,以获得较大的测量动态范围和较高的测量精度。在仪器设计过程中,为了给地层提供更大的测量信号,减小测量误差,设定电阻率在大于40 kΩ·m或小于0.2Ω·m时主电流的功率为0.55μW,在中间值68Ω·m时功率最大值为363μW。主电流功率随地层电阻率变化曲线如图1所示。坐标系采用的是双对数坐标系,从图可以看出lgR和lgP是分段函数。即:
lgR=1.11 lgR+0.519 R<68Ω·m
lgP=-1.018 lgR+4.425 4,R≥68Ω·m
在测井过程中,地层电阻率和主电流功率必须满足上述分段函数的关系[2]。
2 仿人智能控制算法的实现
图1 功率控制曲线
为了使主电流功率和地层电阻率满足对数函数规律,我们选择基于规则的仿人智能控制算法来对主电流功率进行控制。仿人智能控制的基本思想是在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为功能,最大限度地识别和利用控制系统动态过程所提供的特征信息,进行启发和直觉推理,从而实现对被控对象的有效控制[3]。由于深浅侧向功率控制原理和方法相同,本文仅以浅侧向为例来对电流功率控制思想进行说明。功率控制结构图如图2所示。
图2 功率控制结构图
单片机采集地层浅侧向电流 IOS信号和电压信号UOS,采集的信号经过放大、相敏检波后由公式ρ=K计算出地层电阻率。单片机再根据功率和电阻率
必须满足的双对数坐标曲线,计算出对应于当前电阻率的功率目标值 Pset,同时由公式 P=IOSUOS得出当前主电流功率的实际值 P,两者同时送入智能控制器,控制器根据这两个值形成推理条件,依据推理条件,推理机在规则库中搜索对应的控制决策并输出。控制器的输出Uout和280 Hz固定正弦信号相乘,得到浅侧向总输出信号Uoc(280 Hz固定正弦信号起载波作用,以便和35 Hz的深侧向相区别)。总信号经过功率放大和变压器后到电极上,产生浅侧向总电流。由于主电流和总电流成一定比例关系,这样调整总电流时也成比例地调整主电流的大小,从而调整浅侧向主电流功率,最终使主电流功率满足双对数曲线的要求。
规则库是整个控制器的核心,它是以人的知识和经验为基础,根据实际误差变化规律及被控对象的特性,选择不同的输出控制策略。输出策略是由被控对象表现出的一些特征信息来确定的。我们所使用的特征信息是误差信息空间的一些信息。它们是:
①e,主电流功率和功率目标值之间的误差;
②Δe,误差的变化率,它反映了功率误差的变化趋势。
根据这些信息,利用人的启发式思维和直觉推理逻辑,决定应该采取的控制策略。通过分析如图3中功率误差曲线,引出并制作控制规则库。其中,Pset为功率目标值,E为功率允许误差,M为给定的常数。
图3 误差曲线图
根据曲线在不同点的特征信息,特征变量e、Δe和e×Δe的取值符号也不相同。根据实际经验,当系统处于上述不同点状态时,我们采取不同的控制策略,总结成规则如下:
(1)if|e(k)|≥M,e(k)>0,则 Iout(k)=Iout(k -1)+0.6e;对应A点,此时误差极大,采取正向最强控制。
(2)if|e(k)|≥M,e(k)<0,则 Iout(k)= Iout(k -1)-0.6e;对应E点,此时误差极大,采取反向最强控制。
(3)if|e(k)|
(4)if|e(k)|
(5)if|e(k)|
(6)if|e(k)| (7)if|E≤|e(k)|≤M,e(k)>0,Δe(k)<0,则Iout(k)= Iout(k-1)+0.4e;对应J点,误差已超出允许范围,但趋势在缩小,采取较强的同向控制。 (8)ifE≤|e(k)|≤M,e(k)>0,Δe(k)>0,则Iout(k)= Iout(k-1)+0.5e;对应I点,误差已超出允许范围,且还有扩大趋势,采取更强的同向控制。 (9)ifE≤|e(k)|≤M,e(k)<0,Δe(k)>0,则Iout(k)= Iout(k-1)-0.5e;对应D点,误差已超出允许范围,且还有扩大趋势,采取更强的反向控制。 (10)ifE≤|e(k)|≤M,e(k)<0,Δe(k)<0,则Iout(k)= Iout(k-1)-0.4e;对应F点,误差已超出允许范围,但趋势在缩小,采取较强的反向控制。 从上述控制规则中可知,该控制器不仅考虑了误差的大小,同时也考虑了误差的变化趋势,根据不同的条件采取不同的措施,使得这种仿人智能控制器具有较高的控制精度和较强的鲁棒性。 针对目前恒功率侧向电流控制速度慢,控制精度低,自适应能力弱等缺陷,发展了仿人智能控制算法,该控制算法简单、需要整定的参数少,在测井过程中,仪器系统稳定可靠,深浅侧向功率调整的速度快,适应能力强,体现了仿人智能控制在处理类似问题时的优越性。 [1] 尉中良.地球物理测井[M].北京:地质出版社,2005 [2] 庞巨丰.测井原理及仪器[M].北京:科学出版社,2008 [3] 李士勇.模糊控制·神经控制和智能控制[M].哈尔滨.哈尔滨工业出版社,1998 Chen Zhaojun,You Chang,Zeng Xiaofeng and Tian Xiaoqiang.Study on power control algorithm of constant power DLL.PI,2010,24(4):21～22 In view of the defects of power control of the dual lateral instrument that is widely used nowadays in China,this paper offers a method of adopting simulated intelligent control to control the main current,and summarizes a power control rule base.This control method makes the DLL instrument has better performance with rapidity,stability and robustness. dual lateral log;constant power;simulated intelligent control P631.8+9 B 1004-9134(2010)04-0021-02 陈召军,男,1981年生,助理工程师,硕士学位,2008年毕业于长江大学信号检测与控制专业,现在川庆钻探工程公司测井公司从事仪器维修工作。邮编:400021 2009-10-23 编辑:刘雅铭) ·仪器设备·3 结束语
