CRO5531转换短节系统设计与实现

关照星,吴少威,田 江,彭正环

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西西安710201)

CRO5531转换短节系统设计与实现

关照星,吴少威,田 江,彭正环

(中国石油集团测井有限公司长庆事业部,陕西西安710201)

基于CRO5531转换短节接口,实现俄罗斯感应测井仪器与EILog系统遥传伽马短节挂接,从而实现俄罗斯感应测井仪器挂接EILog地面系统。转换短节的DTB及预留的CAN接口核心为FPGA芯片,其软件设计开发采用MAX+PLUSⅡ,地面软件在原有基础上添加仪器动态库及数据处理动态库,完成俄罗斯感应测井仪器测井数据的采集和处理。地面测试短节的转换精度与原面板相比误差在0.1%以下。通过测井对比包括与原设计配套面板测井资料、双感应八侧向测井资料、阵列感应测井资料对比,曲线重复性、一致性均达到要求。仪器测量精度高,稳定性好,达到了使用要求。

测井仪器;系统挂接;感应测井;接口;曲线对比

0 引 言

俄罗斯感应测井仪器不能挂接于 EILog系统[1],在测井时只是利用测井绞车系统、深度系统以及磁记号配合地面专用面板,每次测井需要连线,操作不便,中间环节增加了测井不稳定因素。通过CRO5531短节与 TCC挂接,实现俄罗斯感应测井仪器与EILog地面系统的挂接,解决使用俄罗斯感应测井仪器专用面板不能组合、通讯不稳、作业时效低的缺点。ElLog系统地面采集处理软件设计采用的是面向对象的分层设计思想,对所有测井仪器的操作都被封装在一个动态链接库中[2],可以随时把新型的测井仪器挂接到系统中,且对系统的使用没有大的影响,因此可以通过增加俄罗斯感应测井仪器的动态链接库实现测井的控制和地面数据采集处理。

1 CRO5531转换短节硬件

转换短节由井下电源板、总线转接板2块板组成[3]。总线转接板将地面下发的命令经过编码后下发给俄罗斯感应测井仪,同时将俄罗斯感应测井仪上传的数据解析后通过井下遥传上传至地面。地面使用PCI宏核逻辑在FPGA芯片中集成PCI接口,大大提高地面采集板的集成度。地面系统下发的命令通过信号时钟分离电路和FPGA将命令保存在FPGA的端口中,通过接口电路将命令下发。驱动电路提高上传数据的驱动能力。

调制电路完成信号的调制和整形,调制电路中变压器负边的中心抽头接隔离变压器的一端,通过PCM+或PCM-和供电线2给感应仪器供电。总线驱动和隔离完成感应短节与CAN总线连接(见图1)。

图1 转换短节工作框图

2 CRO5531转换短节接口

俄罗斯感应测井仪器转换短节所包含的信息量大,转换短节与俄罗斯感应测井仪器的接口[4]实现井下数据的采集和传输。仪器接口采用D TB、CAN井下总线,协议简洁明朗,FPGA使用N IOS技术构造井下CPU完成CAN总线功能[5],大大提高了井下集成度(见图2)。

图2 转换短节接口框图

3 CRO5531转换短节系统软件

井下控制系统软件即混合信号单片机C8051F060采用C51语言编写。

3.1 主程序和上传数据中断服务子程序

主程序首先对C8051F060系统进行初始化,包括对时钟、看门狗模块、中断及输入输出交叉端口的配置,然后对从FPGA模块发送过来的命令进行分析判断,从而确定当前的命令是测井命令还是通信检查命令,接着对相应的命令进行编码并且通过电缆下发给转换短节;最后解码接收感应测井仪器上传的数据(见图3)。上传数据中断服务子程序在DTB总线的上传时钟的节拍下将采集到的数据上传给DTB总线(见图4)。

图3 主程序流程图

图4 上传数据中断服务子程序流程图

3.2 软件开发及实现

设计采用的开发工具是MAX+PLUSⅡ。对于复杂的逻辑功能可选择文本输入方式,采用V HDL或A HDL语言进行逻辑描述。对于简单的逻辑功能采用图形输入方式,底层的地址译码模块和数据锁存模块用VHDL语言编写程序,程序经过编译后,产生相应的宏功能模块。编译产生的宏功能模块可在图形设计文件中像软件库中的宏功能模块一样被高层设计调用。地址译码模块的源程序为

设计采用自顶向下的系统设计方法,自定义FPGA期间的内部逻辑和管脚,将大部分设计工作放在FPGA芯片内部的逻辑设计中。

4 EILog系统软件挂接俄罗斯感应测井仪器程序

EILog测井系统采用了面向对象的动态链接库软件设计思想,在不改动系统软件的前提下,可方便快捷地配接各种测井仪器。以俄罗斯感应测井仪器的地面处理软件为基础,编制适应EILog测井软件的动态链接库,从而完成俄罗斯感应测井仪器数据的采集和处理[6]。系统包括 EILog系统动态链接库软件扩展、升级;修改Resource目录 Tool.lib文件。

CRO5531转换短节的测试。为验证转换短节对俄罗斯感应测井仪器数据转换传输的精度和准确性,通过俄罗斯感应测井仪器模拟器来实现数据的模拟,模拟器的数据为0～65 536连续变化,这样可以观察出数据的准确性,每一帧数据递增16。通过观察短节采集的部分原始数据,看出采集的数据是否连续变化,每一位是否正确。

实际应用也可以在地面系统或测试台架上连接感应仪器测试。以仪器的开环测值数据为例,表1给出了短节测量值与配套面板测值的比较和仪器烤机1 h稳定性测试数据,短节测量值与配套面板测值的相对误差低于0.1%,仪器烤机1 h其相对误差仍低于0.1%,信号幅度的变化反映了感应仪器自身的稳定性,因而不作为对短节评价的指标。表明短节的精度及稳定性达到了使用要求。

5 应用效果

为了对短节的使用效果作出评价,进行了对比验证,包括EILog系统挂接俄罗斯感应测井仪器与俄罗斯感应测井面板的对比试验井6口,与EILog双感应八侧向的对比试验井8口,与EILog阵列感应测井仪器的对比试验井15口。

表1 感应仪器开环信号测试数据(烤机/1 h)

5.1 俄罗斯感应测井转换短节测井曲线重复性对比

通过23个EILog队伍在陇东标准井标准化测井,所测资料与标准井建表资料数值一致,工作稳定。图5是标准化曲线重复性对比图。

图5 标准井重复性对比

5.2 俄罗斯感应测井转换短节与专用面板测井资料对比

图6是白××井俄罗斯感应测井转换短节与专用面板测井资料对比图。图6中4条对比曲线都几乎完全重合,曲线形态比较稳定,数值也能很好地反映地层电性。IRXA GJ为短节测井曲线;IRXA MB为面板记录曲线。

6 结 论

(1)测试数据表明,CRO5331转换短节转换精度高,稳定可靠,满足了实际测井使用的要求。

(2)CRO5331转换短节实现了俄罗斯感应测井仪器与EILog地面系统的挂接,可作为EILog系统的标准配置,也可以用于EILog测试台架检查、调校仪器。

(3)采集的曲线在部分井存在的泥岩四轨,水层深浅感应曲线重合、差异小或曲线关系不正确,油层深浅感应曲线差异大等问题,通过应用俄罗斯感应井眼校正软件,校正后的曲线符合地质规律,较好地解决了俄罗斯感应仪器采集曲线出现的问题。

图6 白××井对比图

[1] 汤天知.EILog测井技术现状和发展思路 [J].测井技术,2007,31(2):99-102.

[2] 陈江浩,陈文辉.EILog测井系统采集软件平台系统设计[J].测井技术,2008,32(3):257-259.

[3] 中国石油集团测井有限公司.俄罗斯感应转换短节维修手册[Z].2007.

[4] 王 炜,谢 雁.高速遥传系统配接DTB总线仪器的接口设计[J].测井技术,2002,26(4):325-327.

[5] 孙钦涛,陈 鹏,陈 宝.基于CAN总线的测井数据采集系统的研制 [J].测井技术,2007,31(4):367-369, 379.

Design and Im plemen tation of CRO5531 Crossover

GUAN Zhaoxing,WU Shaowei,TIAN Jiang,PENG Zhenghuan
(Changqing Division,China Petroleum Logging CO.LTD.,Xi’an,Shaanxi 710201,China)

A CRO5531 crossover,based on its interface,connects Russian induction tool to gamma telemetry tool and finally makes EILog surface system compatible w ith Russian induction tool.The sub’s D TB and CAN bus co re reserved is a FPGA developed by MAX+PLUSⅡ.A dynamic library and a data p rocessing dynamic library are added to the original surface software to achieve Russian induction logging data acquiring and p rocessing.Surface tests haved p roved that not only the sub’s conversion accuracy error is less 0.1%compared to its original panel,but also the curves’repeatability and consistency haved come to the requirements by logging comparison including original panel,dual induction laterallog 8 and array induction logging data.The dow nhole tools have been w ell app lied in p ractice and achieved the logging requirementsw ith higher accuracy and better stability.

logging tool,system compatiblility,induction logging,interface,curve comparison

1004-1338(2010)01-0084-04

P631.81;TE357.1;TE19

A

关照星,男,1970年生,工程师,现在从事测井仪器的维修工作。

2009-07-23 本文编辑 李总南)