1、引言1. 各測井數據的測量原理 測量深度系統是由電纜拖動光電編碼器轉動，并輸出雙路脈沖信號來計數。對溫度、電 阻率和自然伽馬的測量均是通過探頭采集電壓信號，以 picf87x 系列單片機為主控單元對套 管外的介質特性進行探測。發射線圈輸出二次場信號并在接收線圈接收微弱的差分雙極性脈 沖序列，信號經過濾波、可變增益放大后進入 a/d 芯片，對信號模數轉化，轉化結果送入單 片機進行編碼，再通過單芯電纜上傳至地面系統。地面系統將接收到的信號，進行解碼判別 通過兩個通用異步串行接口 rs-232 同步與計算機進行通信， 然后由上位機采集軟件實現數據 的接收校驗、采集監控、合并存儲等工作，實現對井下深度

2、、溫度、電阻率、自然伽馬數據 的采集。1.1 深度的測量原理測深是測井的一個重要測量參數，對同步于深度的溫度、伽馬、電阻率的測量有重要影 響?；诠怆娋幋a器的測深系統，因為不受復雜地質影響和電磁場的干擾，在探測效率和精 度上很占優勢。光電編碼器是一種旋轉式位移傳感器，廣泛應用于角位移或角速率的測量。該系統采用增量式光電編碼器， 光碼器的內部光碼盤的固有分辨率很高， 輸出脈沖信號， 抗 電干擾能力強，與計算機接口電路兼容。1.2 溫度的測量原理井下溫度， 是評價地層信息的重要參考依據。測井每下井深度增加100m溫度升高3 c,pt100 鉑熱電阻，該所以要選擇高靈敏度且測量準確的耐高溫測溫材料。

3、這里井下系統選用鉑電阻的熱響應時間較小，測溫范圍一般為-70 c+600 c,因此它很適合于測量井下的表面溫度和監測動態溫度變化。根據井下條件，在0630 c范圍內，鉑電阻的電阻值與溫度間的關系可以精確地表示為：（1）其中，為溫度為t C時鉑電阻的電阻值， 表示溫度為0C時鉑電阻的電阻值 （3）,a、b、 c 分別為常數。對于 pt100 , =1003, a=3.90802 C, b=-5.802 C, c=0。由公式（1）可以得 出在100C時，電阻值的變化量是 38.5 3 ,而由bt2帶來的變化量為 0.58 3 ,在系統中影響 為 1.5%。因此可將 pt100 近似作為線性器件來使

4、用。1.3 電阻率的測量原理測量電阻率的儀器過套管本身是一個巨大的金屬良導體,其電阻率要比井眼流體的電阻 率低很多, 在向地層發射低頻電信號后, 一般頻率選擇在用 0.01 10.0hz 之間頻率, 大部分 電流在金屬套管中流動,但是仍然有小部分的電流通過金屬套管進入地層。如果可以檢測到 儀器測量電極與地面回路電極之間的電位差,并且可以檢測流入地層的電流,就能夠得到地 層電阻率信息。供電電極向套管通以極低頻率的注入總電流 i ,一部分泄漏到地層中, 稱之為泄露電流, 進入地層的電流大小由地層電阻率決定。儀器測量電極測出從套管泄露流入地層的電流產生 的電位差,它與地層的電阻率成正比。利用歐姆定律

5、計算：（ 2）（ 3）式中, k 為測井儀器常數,根據井眼的實際情況確定 ;為測量段套管的電阻。1.4 自然伽馬的測量原理傳統的自然伽馬測井, 主要是利用伽馬探測器測量地層中的 u、 th、 k 等元素的含量, 即 利用探測器測量地層中總的自然伽馬射線強度, 以此為依據來研究地層性質, 劃分地層巖性, 求出地層的泥質含量。自然伽馬測量電路還有一個重要作用,那就是輔助校深。由于單位時 間內的脈沖數和伽馬射線的強度成正比關系，根據單位時間內的脈沖數就可以確定套管接箍 的位置，井下套管是由很多段的標準套管連接起來的，且標準套管的長度是一定的，因此通 過接箍的位置就可以為整個系統的深度測量提供校正，即

6、輔助校深。2. 數據采集系統的軟件設計2.1 數據處理設計思路 根據井下系統上傳的數據，深度數據格式是十六進制四字節，溫度、電阻率、自然伽馬 的數據格式是十六進制表示的48個字節，第0字節是首判斷位Oxaa，第2字節還是個判斷位（0xa1或0xa2），尾判斷位是0xbb，除了判斷位，剩下的字節就表示所需采集的22個數據，包括溫度、電阻率、自然伽馬的數據。因為井下電路系統電阻、電容不匹配或干擾信號 的影響，難免會出現采集上來的數據與單片機原設定好的的數據格式不匹配。 為了防止這樣， 我們必須采用合理的方法， 確保數據的完整性與準確性。 設計思路是： 兩路 rs-232 與計算機 進行串口通信后，

7、 數據暫存在緩沖區， 運行程序后， 當幀頭是 aa 時開始提取數據， 否則放棄 保留數據。然后如果再提取 47 個字節之后是幀尾 bb 的話，則保留數據，否則放棄保留。再 次如果第2字節是0xa1，數據保留為一組，如果第2字節是0xa2,數據保留為另一組。然后把以上數據和深度數據按時間合并匹配，然后順序依次寫入文檔。如圖1 所示是數據處理設計思路。 2.2 程序面板總體框架圖 1 數據處理設計思路圖 2 軟件操作流程圖2.3 前面板設計（ 2）波形顯示控件。當程序運行過程中，顯示visa 讀取到深度、溫度、電阻率、伽馬值的大小和描繪出的連續變化曲線。（ 3）開始采集、清除波形、退出控件。開始采

8、集控件實現開始采集各個數據，清除控件 是把存在在波形圖表控件中的數據曲線清零，即賦零值，退出控件指退出數據采集系統。（4） 歷史數據查詢和數據存儲路徑控件。通過對路徑的選擇， 實現對以往數據的回放和 對數據的存儲。（5）選擇性選擇顯示數據。通過選擇控件，實現對某些數據曲線的顯示和隱藏。 軟件操作過程流程圖如圖 2 所示。2.4 程序面板的設計2.4.1 串口通信系統的實現2.4.2 數據采集模塊首先是初始化，此處的最重點是 visa 的串口配置，調用“ visa 串口配置”函數中的資 源名稱連接口是指定的串口按特定設置初始化， 通過將數據連線至 visa 資源名稱輸入端， 可 確定要使用的波特

9、率，數據比特，停止位的選擇等。再次是通過調用“ visa 讀取”函數，將從 visa 資源名稱指定的設備或接口讀取指定數 量的字節，并將數據返回至讀取緩沖區。 “visa 資源名稱”的屬性節點，選擇 instri 類的屬 性中的 serial setting： number of bytes at serial port，讀取緩沖區的字節數，并再次返回緩沖區。最后是將兩組緩沖區讀取的字符串變成所需要的不帶符號的字節數組，然后通過“插入 數組”控件將兩組數據連接起來，最后通過波形圖表顯示控件實現數據的實時顯示。圖3 所示是串口數據的讀取和連接。圖 3 串口數據讀取和連接2.4.3 數據分析處理模

10、塊（ 1 ）數據寫入二進制文件：把采集到的數據存放一個數組里，再連接“數組至電子表格 字符串轉換”函數，使數組轉化為十六進制的字符串形式表格，然后再把數據寫入二進制文 件。為了以后方便對數據的查詢，可以連接“獲取時間 / 日期字符串”函數，把實時采集數據 的時間記錄下來，寫入二進制文件。（2）數據保存：使用“打開 - 創建-替換文件”函數，可以將數據存儲到一個指定的.txt文檔中。（3）數據清除：有必要把正在采集的數據清除掉，以便對下次重新采集數據帶來方便， 數據的清除也即把采集的數據變為零，所以可以把采集到的數據保存到一個簇，利用波形圖 表的屬性節點給簇賦予零值，這樣就實現了數據的清除。（4）退出程序：利用“關閉文件”函數可以關閉指定的打開文件，并且返回引用原來文 件的位置。2.4.4 采集系統測試結果3. 結論參考