Page 79 - 《应用声学》2020年第1期

第 39 卷 第 1 期 汤天知等： 三维感应成像测井仪设计与实现 75

主控和数据采集单元作为系统控制核心，完成 Ԕݽ฾̌஝૶
三轴分时发射波形控制、接收线圈微弱信号自动增
益控制与校准、温度和参考电压等辅助参数测量、 ພएڏ ᮕܫေ
ྠ஝૶ ᒭᣁᝈಣ൤ˁພएಣ൤
多通道接收线圈阵列同步采集与处理、系统通讯等
功能。三维感应主控和数据采集单元 DSP+FPGA ᡖᐩ஍ऄಣ൤
交互工作时，DSP收到遥传命令启动FPGA开始采
集，FPGA 控制多通道 AD 依次完成接收线圈主测 ̌ᅋॖ־ಣ൤฾̌஝૶ ̌ᅋಣ൤ः
量信号预采样、PGA 增益设置、线圈主测量信号采
集、发射监控信号采集。FPGA 分时驱动 (X/Y /Z)
ʷ፥ܳԠ஝Ԧ໦
三组发射驱动电路，同时接收所有接收线圈通道 ᐑཥՌੇܫေ ܫေ
信号并累加处理后通知 DSP 取走，最后 DSP 完成
数据处理和打包，等待接收遥传数据帧命令后上传 ѬᣲဋӜᦡܫေ ᣥѣ R h R v θ φ
数据。
ᣥѣ AO10 ~ AO120
1.3 三维感应数据处理方法 AT10 ~ AT120
AF10 ~ AF120
三维感应测井资料中包含着十分丰富的地层
和井眼信息，可以用于解决多种复杂的地质问题。 图 3 3DIT6531 数据处理流程图
但是，三维感应测井仪受到井眼半径、泥浆、层厚、地 Fig. 3 Data processing flow of 3DIT6531 tools
层电导率、井眼倾角、偏心距以及偏心角等多种因
(5)利用井眼校正后的处理数据和初始模型，从
素的影响，必须配套一系列复杂的数据处理方法与
井眼环境校正水平和垂直电导率曲线中提取出各
相关软件，消除井眼环境对测量结果的影响，有效获
个地层上电导率的初值，结合正则化自适应一维迭
取地层水平和垂直电导率以及各向异性系数，来解
代反演算法：
决薄交互储层以及各向异性地层中油气评价的问
题。图 3 为三维感应测井资料综合处理系统数据处 根据测井响应资料 m i (x) = m i (x 1 , x 2 , · · · ,
x N )，i = 1, 2, · · · , M (M 为测井采集数据点数)，
理流程，实现从原始测井数据采集输入，经过预处理
单元、趋肤效应校正单元、井眼环境影响校正处理 定义目标函数 O(x)。x = x(σ h , σ v , θ, γ) 是待反演
参数，m i (x)为x的非线性函数 [1] 。
单元、聚焦合成和匹配处理单元、一维多参数反演
M
处理单元，最终输出不同探测深度的电阻率地层水 1 1 ∑ ( ˜ m i − m i )
T
O(x) = e W e = w i e
平电阻率、地层垂直电阻率、地层倾角以及方位角 2 2
i=1 m i
曲线。 [ ] T
˜ m 1 − m 1 ˜ m M − m M
三维感应数据处理流程具体包括以下内容： = · · · . (11)
m 1 m M
(1)从原始测井数据采集输入，三维感应资料首
k
设参数空间位置矢量x ，得
先经过温度校正、偏心角提取与偏心角校正，以消
˜ m i (x 1 · · · x N )
除仪器温度变化、仪器偏心旋转的影响；
m i
(2) 在进行偏心角提取与偏心角校正的基础上， N [ ]
k
k
k
˜ m i (x · · · x ) ∑ x ∂ ˜m i x a − x k
输入趋肤效应校正处理单元，消除数据不同频率的 = 1 N + a a
x k
m i a
趋肤效应影响； a=1 m i ∂x a x a =x k
k
k
(3) 通过井眼校正库、多维非线性拟合以及自 + o(x , · · · x ). (12)
N
1
适应正则化迭代实现井眼环境影响的校正，尽可能 方程(12)写成矢量的形式，
消除井径、井眼泥浆、仪器偏心以及偏心角的影响； k
(4)环境校正完成后，利用聚焦处理算法对去除 ˜ m(x) = ˜m(x ) + J · p + o(p), (13)
井眼影响的数据曲线中的 ZZ 分量的数据，输入聚 式(13)中，p = [x − x ]，J = ∇ ˜m(x )。
k
k
焦合成和匹配处理处理模块，通过聚焦滤波数据库 将式(13)代入式(12)，目标函数为
进行真分辨率聚焦处理，得到不同探测深度的电阻 1 T 1 T
O(x) = e W e + p Ip, (14)
率曲线； 2 2