隨鉆電阻率測井儀主控系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著石油測井勘探的深入和發(fā)展，隨鉆測井儀器以其眾多優(yōu)點逐漸替代傳統(tǒng)電纜類測井儀器，應(yīng)用于大斜度井、水平井測井鉆探開發(fā)中。隨鉆電阻率測井儀器是隨鉆測井中的重要組成部分，本課題以隨鉆電阻率測井儀的研制為背景，主要對儀器中主控子系統(tǒng)的研制進行深入研究。
　　隨鉆測井儀的設(shè)計面臨高溫、高壓和高振動工作環(huán)境的挑戰(zhàn)，同時，儀器要求具有較高的系統(tǒng)控制可靠性、通信可靠性、數(shù)據(jù)存儲可靠性。針對以上挑戰(zhàn)，本文在系統(tǒng)設(shè)計方法，硬件設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計、測

2、井?dāng)?shù)據(jù)存儲、通信協(xié)議設(shè)計等方面充分考慮儀器工作的惡劣工作條件和可靠性要求，提出了相應(yīng)的解決措施。
　　為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，同時提高設(shè)計效率，本文采用一種流程化的電子系統(tǒng)設(shè)計方法，進行系統(tǒng)軟硬件設(shè)計。首先設(shè)計了隨鉆電阻率測井儀主控子系統(tǒng)電路方案。以高性能DSP控制器為核心，設(shè)計了主控子系統(tǒng)硬件電路。同時，對影響系統(tǒng)信號完整性的因素進行了分析，并應(yīng)用于主控板PCB設(shè)計。本文以先模塊后系統(tǒng)的方式進行硬件調(diào)試。
　　按照可靠性和誤

3、碼率等要求，本文設(shè)計了隨鉆電阻率測井系統(tǒng)軟件和通信協(xié)議。設(shè)計了一種嵌入式實時軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有中斷驅(qū)動的前后臺結(jié)構(gòu)，具有較高實時性和可靠性。同時，按照軟件系統(tǒng)框架，分別設(shè)計了各模塊驅(qū)動軟件和前后臺軟件程序。
　　本文重點對遠距離、高速率、高可靠性嵌入式系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間通信協(xié)議進行了研究。針對儀器特點，提出了兩種類型的通信總線：IBUS總線、SPBUS總線。IBUS總線基于抗干擾能力較強的RS485標(biāo)準(zhǔn)，用于儀器內(nèi)部通信和測井?dāng)?shù)據(jù)高

4、速遠距離下載。參照OSI模型設(shè)計了一種精簡通信協(xié)議。采用地址匹配，總和校驗，超時重發(fā)，錯誤自動恢復(fù)，沖突檢測等技術(shù)手段，提高通信可靠性。SPBUS總線用于儀器間通信，底層采用曼徹斯特編碼，具有較強的抗干擾能力和可靠性。
　　此外，針對隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)存儲需求，本文重點對惡劣環(huán)境下的高可靠性低誤碼率大容量數(shù)據(jù)存儲進行了深入研究。結(jié)合各類型存儲器的優(yōu)點，設(shè)計了一種混合存儲器結(jié)構(gòu)及管理軟件。采用存儲器壞道映射、數(shù)據(jù)緩存、FLASH固定分區(qū)、