[发明专利]一种应用于随钻声波测井仪的采集控制电路及测井装置

说明书

技术领域

本发明涉及随钻声波测井仪技术，尤其涉及一种应用于随钻声波测井仪的采集控制电路及测井装置。

背景技术

石油复杂环境中的油气钻探测量与测井中，包括随钻声波测井的随钻测井比传统的电缆测井具有更多的优势，它是在钻井同时测量地层岩石物理参数，减少了测井时间；测井资料是在泥浆浸入地层之前或浸入很浅时测得的，能更真实地反映原状地层的地质特征，同时可以预测所钻地层的信息，大大降低不确定性，帮助工程师及时、有效地进行决策，更好地指导钻井，使钻头在有利的地层钻进，减少钻井风险。

目前，随钻测井已能进行几乎所有的电缆测井项目，其应用范围在不断扩大。国外，在海上，几乎所有的裸眼测井作业都采用随钻测井技术；在陆地上，特别是大斜度井和水平井，以采用随钻测井技术为主。另外，随钻测井方法的多样化，如随钻声、电、核磁、地层测试等方法都已出现，所以说，随钻地层评价全面替代电缆测井是必然结果。

国际随钻市场份额和技术被斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯等几大公司绝对垄断，尤其是斯伦贝谢的市场份额一直在50％左右，其次是哈里伯顿，徘徊在30％左右，贝克休斯也有14％左右的份额，留给国内的市场仅剩下不足1％。而国内随钻测井技术还不成熟，因而加大该项技术的研发力度势在必行。

国内大部分随钻声波测井电路设计通常将采集控制与存储分开放置，这样不但增加了控制复杂度，同时多板连接的设计占用了较大的空间。也有单独采用DSP或者FPGA的设计，其中DSP精于算法的实现，但是接口较为固定；FPGA可方便实现接口通讯的转换，但相关算法的集成过程较为复杂，不易实现。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，以随钻声波测井仪器采集控制电路设计和实现为切入点，研究分析了其实现原理，并提供了一种更为简洁的随钻声波测井仪采集控制电路的设计方案,可大幅度节省电路的占用空间，同时使得控制逻辑更加简洁清晰，也易于实现。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种应用于随钻声波测井的采集控制电路，该电话包括：数字信号处理器(Digital Signal Process，简称DSP)、至少一个可编程逻辑门阵列器件(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)、模拟与数字转换器(Analog-to-digital converter，简称ADC)和存储单元；其中，DSP通过控制FPGA对ADC进行控制；FPGA将ADC采集的数据进行采样，并将采样数据传输给DSP，DSP对采样数据进行分析处理以及协议的设定，并将处理后带有协议设定的数据通过FPGA存储到存储单元。

优选地，DSP和FPGA通过HPI接口和/或MCBSP接口进行通信。

优选地，存储单元设计采用两片容量为2G的NAND Flash芯片。

优选地，DSP包括动态随机存取存储器DRAM，DRAM用于存储由FPGA发送的采样数据。

优选地，FPGA包括FIFO数据缓冲器，ADC在采集数据的同时，数据直接被放入FIFO数据缓冲器；FPGA自行检测FIFO数据缓冲器的状态，当为非空状态时，将数据从FIFO数据缓冲器中读出并写入DSP指定的DRAM地址内。

优选地，DSP用于对采样数据进行识别，DSP要识别每路信号的最大值，当最大值高于上门槛标识值时，自动控制增益码要调小一档；当最大值低于下门槛标识值时，要调大一档。

优选地，ADC用于同时采集4路模拟信号，每道波形在每个周期产生3000*16比特的数据量，4道全部产生4*3000*16比特的数据量，采集完成之后将这些数据通过所述FPGA传输到所述DSP中。

优选地，FPGA控制写逻辑时序将ADC采集的数据写入存储单元，在写入存储单元的过程中，控制写入的间隔。

优选地，该电路还包括上位机，DSP在接收到上位机下发的读取命令时，向FPGA下发存储单元的读命令，FPGA控制读逻辑时序将存储单元中的数据按页读取出来。

优选地，DSP具体用于，在地面提取数据阶段，DSP接收相关命令，控制FPGA将存储单元中的数据读取出来并同步传输到上位机实时显示。

另一方面，本发明提供了一种测井装置，该装置包括接收电路、接收换能器、发射电路、发射换能器和电源电路，还包括上述应用于随钻声波测井的采集控制电路。