基于Labview的脉冲场源发射采集的实验室模拟研究

钟超 王军民(长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉430100)

基于Labview的脉冲场源发射采集的实验室模拟研究

钟超 王军民(长江大学地球物理与石油资源学院，湖北武汉430100)

过套管电阻率测井在剩余油监测中起着重要的作用，在方法的选择中，由于瞬变电磁法对电性层的反映更灵敏，在井中使用大功率的脉冲场源是很好的选择，为了使脉冲场源在下井的过程中方便控制发射，在实验室模拟是有必要的。基于图形化编程软件Labview做上位机，以单片机的嵌入式作为下位机，通过串口控制大功率脉冲场源的发射，实时调控反映充放电时间、电压等各项参数，通过实验模拟验证了该方案的可行性，为下井做好了铺垫。

瞬变电磁法；脉冲场源；Labview；串口通信

过套管电阻率测井对现有生产井的剩余油动态监测中能提供直接参考依据，在众多的电磁方法中，时间域电磁勘探方法具有分辨率高、抗干扰能力强和生产成本低廉等特点，特别是瞬变电磁法（TEM）对电性层的反映更灵敏，是勘探阶段进行构造的含油气性预测与评价和开发阶段进行油气藏动态监测的首选方法。在井中使用大功率的脉冲场是很好的选择，为了能够在井中顺利的进行，在实验室模拟脉冲场源的控制发射显得极为必要，方案使用了图形化编程语言Labview，通过串口控制大功率脉冲场源的发射，实时调控反映充放电时间、电压等各项参数，验证了方案的可行性。

1　系统原理

瞬变电磁法也称时间域电磁法（Time domain electromagneticmethods），简称TEM。瞬变电磁法的勘探原理是利用人工在发射线圈加以脉冲电流，产生一个瞬变的电磁场，该磁场垂直发射线圈向两个方向传播，基本原理就是电磁感应定律。利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场。该方法具有分辨能力强、工作效率高等特点。大功率脉冲场源基于这一原理设计，脉冲场源结构包括电源、转换接头、电源转换模块、变压模块、整流模块、充放电开关、电容组、线圈，这样就可以在套管井中实现大功率脉冲磁场的激发。场源结构如下图所示：

Labview是功能强大且灵活的软件，具有开发周期短，模块化兼容性好，运行稳定的优点，Labview中的VISA是应用于仪器编程的标准I/0应用程序接口采用面向对象编程，用户可用一个API控制包括VXI、GPIB及串口仪器在内的不同种类的仪器。编写的VISA接口程序，当外部设备变更时，只需要更换几个程序模块即可使用，简单方便而且开发效率高。利用VISA节点进行串行通信，为了方便用户使用，LabVIEW将这些VISA节点单独组成一个子模块，共包含8个节点，分别实现初始化串口、串口写、串口读、中断以及关闭串口等功能。

2　系统整体设计思路

在实验室中，将线圈置于钢套管中模拟井中环境，通过设计好的上位机软件调控好充放电时间及电压，通过串口通信下位机控制盒，控制盒中完成对脉冲场源的发射，在设置好的时间之内，同样是控制盒下达采集命令，上位机完成采集，生成相应波形文件，并存储。结构示意图下所示：

运用Labview做的上位机，结合实验室的环境，可以很好地控制脉冲场源的充放电时间及电压，结合采集模块，将脉冲曲线反映到上位机中，更加直观明了，为仪器下井做好了铺垫。

3　结语

经过实验室的模拟，通过对波形文件的分析，Labview上位机程序可以很好地完成大功率脉冲场源的发射和采集，实验模拟验证了其理论可行；此外，也在湖北某油田的项目中发挥了作用，进一步证明了该方案是可行的。

［1］王军民.大功率井中瞬变电磁场源研究［D］.武汉：中国地质大学，2008.

［2］宋汐瑾.生产井瞬变电磁探测理论与方法研究［D］.西安：西安石油大学，2012.

［3］刘君华.基于Labview的虚拟仪器设计［M］.北京：电子工业出版社，2003.

［4］程学庆.Labview图形化编程与实例应用［M］.北京：中国铁道出版社，2005.

钟超(1989-),男，湖北十堰人，汉族，长江大学地球探测与信息技术专业在读研究生，电磁勘探方向。