【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。模擬的CCL信號(hào)幅度為500mV，頻率范圍為至1Hz；1）能檢測出CCL信號(hào)，并統(tǒng)計(jì)其個(gè)數(shù)；2）用C51語言編寫單片機(jī)程序并在PROTEUS中仿真。軟件流程圖、軟件原理介紹、源程序清單。纜進(jìn)線注磁和消磁等功能。2）每檢測出3個(gè)CCL信號(hào)，發(fā)出注磁控制信號(hào)，正向注磁時(shí)間500ms，小,且操作過程簡單,便于維護(hù)。下面,我提出了一種測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)方。本文提出測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法具有運(yùn)行穩(wěn)定可。疑具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、操作維護(hù)方便、標(biāo)定效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。能夠控制在50mm范圍內(nèi),電纜電纜注磁標(biāo)定成功率幾乎100%。方面,還是在電纜標(biāo)定精度上都完全滿足實(shí)際需求。片機(jī)原理》、圖書館CNKI文獻(xiàn)中有關(guān)測井電纜方面的知識(shí)。深度記號(hào)標(biāo)定新方法實(shí)現(xiàn)研究與應(yīng)用》、《模擬電子技術(shù)》，《電路分析基礎(chǔ)》等。

　　

【正文】 否 是 是 否 圖 6 主程序框圖 深度數(shù)據(jù)采集原理描述 深度信號(hào)是光學(xué)編碼器或臨近感應(yīng)式傳感器發(fā)出的相位相差九十度的方波信號(hào)。通過測定深度信號(hào)的頻率和相位差來確定現(xiàn)場井下電纜的運(yùn)動(dòng)方向和速主程序 初始化 有按鍵按下 ？ 清顯示 數(shù)字鍵？ 功能鍵散轉(zhuǎn) 深 度 預(yù) 置 瞬 時(shí) 校 正 連 續(xù) 校 正 深度計(jì)數(shù) 速度計(jì)數(shù) 顯示 通訊 送顯示 度等狀態(tài)。在測井過程中電纜的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)馬丁代克上光電編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生四組脈沖信號(hào)（ A+,A,B+， B），如圖所示。為了提高深度脈沖信號(hào)的抗干擾能力，我們將 A+,A,B+,B四路深度脈 沖信號(hào)經(jīng)過如圖 7 所示的深度信號(hào)預(yù)處理電路變成 A,B 兩組脈沖信號(hào)，如圖 7 所示。深度采集模塊的功能主要是由 A， B 兩組脈沖信號(hào)，判斷電纜移動(dòng)的方向。并根據(jù)電纜移動(dòng)的方向?qū)崿F(xiàn)深度數(shù)值的累加或遞減，實(shí)時(shí)計(jì)算出電纜移動(dòng)的速度。 圖 7 深度脈沖信號(hào)波形 圖 8 深度預(yù)處理信號(hào) 圖 9 深度模塊 由深度信號(hào)的特點(diǎn)可知，深度信號(hào)由 兩相頻率相同，相位相差 90。的方波組成。深度信號(hào)的兩相相位差為 90。的方波也有用硬件和軟件兩種實(shí)現(xiàn)方法。用硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)增加了硬件電路的數(shù)量，且參數(shù)不便于調(diào)節(jié)。我們采用單片機(jī)直接編程的方法來實(shí)現(xiàn)深度信號(hào)，這樣可以靈活地通過軟件編程實(shí)現(xiàn)方波相位差為 90，并且硬件接口也比較簡單。軟件設(shè)計(jì)主要完成單片機(jī)系統(tǒng)初始化， PCA 捕捉／ 比較模塊中斷程序判斷深度方向及深度計(jì)算，定時(shí)器 0 中斷程序進(jìn)行速度計(jì)算。如圖 5所示系統(tǒng)上電后首先進(jìn)行單片機(jī)的端口，振蕩器， PCA 捕捉／比較模塊，定時(shí)器 1 的初始化。單片機(jī)內(nèi)部程序控制信號(hào)的時(shí)序關(guān)系， 可以使 A、 B兩相方波產(chǎn)生相位差。深度信號(hào)的頻率可以通過讀取端口數(shù)據(jù)來改變，在 PCA 捕捉／比較模塊中斷程序中，當(dāng)深度脈沖信號(hào) A 處于上升沿時(shí)進(jìn)人中斷判斷信號(hào) B，由信號(hào) B 的電平高低來確定深度方向，深度向下時(shí)深度計(jì)數(shù)累加，深度向上時(shí)深度計(jì)數(shù)遞減。在定時(shí)器 1 中斷程序中，定時(shí)器 1 設(shè)置成 500 ms 時(shí)產(chǎn)生中斷，根據(jù)當(dāng)前深度方向標(biāo)志，取 500 ms 時(shí)問內(nèi)深度的變化，計(jì)算出即時(shí)速度，并輸出速度值。在主程序中負(fù)責(zé)整理深度及速度值同時(shí)輸出至顯示部件。 注磁電路的單片機(jī)程序 DELAY： MOV R3， 100 ；置 5 ms計(jì)數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD， 00H ；設(shè)定時(shí)器 1為方式 0 MOV TH1， 63H ；置定時(shí)器初值 MOV TL1， 18H SETB TR1 ；啟動(dòng) T1 LP1： JBC TF1， LP2 ；查詢計(jì)數(shù)溢出 SJMP LP1 ；未到 5 ms繼續(xù)計(jì)數(shù) LP2： MOV TH1， 63H ；重新置定時(shí)器初值 MOV TL1， 18H DJNZ R3， LP1 ；未到 500ms繼續(xù)循環(huán) RET ；返回主程序 CCL 檢測電路模塊 磁定位儀（ CCL）是測套管接箍的， CCL 儀包括兩個(gè)磁鋼（產(chǎn)生磁場的）、一個(gè)線圈、放大器。 2 個(gè)磁鋼同極性對(duì)著擺放中間有一個(gè)線圈，此時(shí)線圈內(nèi)磁通 量為零不變。儀器接在馬龍頭下面，下井時(shí)在沒有干擾時(shí)磁場強(qiáng)度不變線圈中通過的磁通量不變，此時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，無數(shù)值輸出。但是在套管接頭位置套管厚度發(fā)生變化，改變了磁場的分布，線圈內(nèi)磁通量就會(huì)發(fā)生變化，因此 CCL 在下到接箍位置時(shí)線圈中的磁通量會(huì)發(fā)生變化。由 法拉第電磁感應(yīng)知道線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，接箍位置大約 20 公分，在線圈接觸接箍位置和離開接箍位置時(shí)都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)同方向的小尖峰，在中間位置時(shí)是一個(gè)反方向的大的尖峰，因?yàn)樵谥虚g位置時(shí)磁場分布變化最大。信號(hào)被記錄，由放大器放大再經(jīng)過整形處理，上傳，在電腦上顯示，顯示出來的是毫伏級(jí)電壓信號(hào)。從曲線上看出在套管接箍位置都會(huì)出現(xiàn)上下同方向的 2個(gè)小尖峰和一反方向大尖峰。 套管在出廠之前要進(jìn)行消磁，否則外磁場會(huì)對(duì) CCL 有影響。儀器剛進(jìn)入套管時(shí)線圈磁通量也會(huì)發(fā)生變化。 其他的應(yīng)用：除了確定套管接箍外，還可以用于確 定套管的損傷、腐蝕、穿透狀況，在套管破損位置由于套管壁厚的變化也會(huì)發(fā)生磁場強(qiáng)度的變化，但是很弱幾乎看不到變化。在測井曲線上還會(huì)看到有些地方雖然不是套管接箍位置但是也會(huì)有不是很大的毛刺，說明這個(gè)位置套管上沾有一些磁性物質(zhì)，或者是此段地層含有一些磁性物質(zhì)。此外，在射孔上的應(yīng)用在射孔做完之后要拉干擾，射孔段套管不完整改變磁場強(qiáng)度，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。這個(gè)幅度比套管接箍位置小的多。磁定位道由輸入信號(hào)纜芯選擇繼電器、面板調(diào)節(jié)電位器、有源濾波器、同相放大器、窗口濾波放大器、基值調(diào)零等部分組成。磁定位信號(hào)經(jīng)繼電器選擇 ，三級(jí)二階有源低通濾波器，濾除高頻信號(hào)，讓低頻 CCL 信號(hào)通過，截止頻率為 6Hz。進(jìn)入窗口濾波放大器，濾除干擾信號(hào)，對(duì)磁定位信號(hào)進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)送計(jì)算機(jī) A/D 板采樣。 下面是 CCL 模塊電路圖 圖 10 CCL 模塊電路圖 注磁控制系統(tǒng) 測井電纜注磁控制系統(tǒng)硬件采用 PCL178 PCL818HG、 PCL727 板卡，軟件則采用 VC++編寫。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了注磁標(biāo)定過程全參數(shù)測控與顯示，安全保護(hù)與故障信息提示，以及歷史文件與標(biāo)準(zhǔn)井刻度尺管理等功能，有效降低了電纜深度記號(hào)累積誤差，解決了深度記號(hào)不均勻問題。 測井電纜注磁控制系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)見圖 。該系統(tǒng)以 PCI 178 PCL 818HG、PCL 727 卡為 核心 , 實(shí)現(xiàn)了測井電纜注磁標(biāo)定系統(tǒng)的所有測控功能。 PCI 1784 卡為四軸正交 編碼器和計(jì)數(shù)器卡 ,支持 4路編碼器信號(hào)的測量。該系統(tǒng)將 IDW 的 2 路編碼器設(shè)為 1 組 , 單芯測井電纜和多芯測井電纜各 1組。 PCL 818H G 卡具有對(duì) 16 路模擬信號(hào)測量功能 , 用于檢測測井電纜 標(biāo)定張力、測井電纜回 提張 力、電樞電流、纜速手動(dòng)控制電壓、張力手動(dòng)控制電壓 。 PCL 727 卡具有 12 路模擬信號(hào)輸出功能 , 其中 2 路分別用于直流電機(jī)調(diào)速與直流調(diào)功 ( 或電纜力 ) 。PCLD 78 PCLD 782為 PCL 727的擴(kuò)展端子板 , PCLD 785支持 16位繼電器隔離輸 出 ,用于注磁與報(bào)警提 示 。 PCLD 782支持 16位隔 離輸入 ,用于檢測纜速控制及張力控制的手動(dòng) /自動(dòng)切換開關(guān)狀態(tài)。 圖 11 電器結(jié)構(gòu)圖 軟件環(huán)境與功能要求 測井電纜注磁標(biāo)定控制系統(tǒng)運(yùn)行于 Window s20xx 與 RT X 平臺(tái)。 Window s系統(tǒng)的 界面功 能豐富 ,而 RTX 提供了與 Win32 環(huán)境兼容的實(shí)時(shí)編程接口 [ 2] ,支持 Win32 的應(yīng)用程序接口 ( API) , 還能滿足硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)嚴(yán)格響應(yīng)時(shí)間的 要求[ 3]。 Window s 系統(tǒng)和 RTX 構(gòu)成了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。 測井電纜注磁標(biāo)定控制系統(tǒng)的主要功能要求包括 ,系統(tǒng)配置參數(shù)設(shè)置 :設(shè)置 PCI 178 CL818HG、 PCL 727 卡的基地址、單芯 / 多芯測井電纜的張力折算系數(shù)、IDW 米脈沖數(shù) ,以及 IDW 測量輪的磨損量 。 傳感器特性描述 。 設(shè)置單芯 / 多芯測井電纜的注磁張力傳感器與回提張力傳感器的特性參數(shù) 。工藝參數(shù) :選擇測井電纜的名稱、標(biāo)準(zhǔn)尺、測井電纜類型、 IDW 選項(xiàng) ,設(shè)置測井電纜狀況、標(biāo)定期望纜速、標(biāo)定期望張力、回提期望張力；注磁參數(shù) :打開標(biāo)準(zhǔn)尺文件 ,顯示每個(gè)注磁點(diǎn)處的測井電纜的長度以及相鄰注磁點(diǎn)的間隔脈沖數(shù) 。標(biāo)準(zhǔn)井參數(shù) :修正測井電纜注磁標(biāo)定的整體偏差與局部偏差 。標(biāo)準(zhǔn)尺編輯 : 對(duì)選定的標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行修改或編輯 。 報(bào)警參數(shù) :分別設(shè)置單芯 /多芯測井電纜的最大 標(biāo)定張力、最大回提張力、最大電樞電流、最大標(biāo)定纜速 。自動(dòng)測試 : 實(shí)現(xiàn)測井電纜的自動(dòng)標(biāo)定、自動(dòng)回提、模擬標(biāo)定 。 歷史記錄 : 可按不同速度回放歷史注磁標(biāo)定過程中的速度曲線、張力曲線、注磁曲線以及注磁點(diǎn)磁信號(hào)的強(qiáng)度波形 實(shí)時(shí)測控 在注磁標(biāo)定過程中 ,系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集檢測現(xiàn)場張力、轉(zhuǎn) 速等信號(hào) ,實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電纜張力的自動(dòng)控制 ,并根據(jù)測井電纜當(dāng)前計(jì)量的長度實(shí)時(shí)控制注磁器的狀態(tài)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示測井電纜當(dāng)前運(yùn)行深度、標(biāo)定速度、張力值與張力曲線、速度曲線、磁信號(hào)波形。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)超越報(bào)警值或出現(xiàn)故障時(shí) ,系統(tǒng)將以聲、光的形式報(bào)警 ,同時(shí)顯示報(bào)警信息 ,提示操作人員進(jìn)行維修或采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)具有自動(dòng)保護(hù)功能 ,當(dāng)發(fā)生如電機(jī)電樞電流過大、測井電纜標(biāo)定張力過大這些能導(dǎo)致嚴(yán)重后果的異?，F(xiàn)象時(shí) ,系統(tǒng)將自動(dòng)保護(hù)。在測井電纜注磁標(biāo)定過程中，測井電纜所承受的張力與測井電纜運(yùn)行的速度相互影響。當(dāng)增加測井電纜張 力時(shí) , 測井電纜運(yùn)行速度將降低； 反之 , 測井電纜運(yùn)行速度將提高。當(dāng)提高測井電纜運(yùn)行速度時(shí) ,測井電纜張力將增加；反之 ,測井電纜張力將減小。對(duì)于張力與速度的控制 ,如果采用常規(guī)的控制電纜標(biāo)定張力過大這些能導(dǎo)致嚴(yán)重后果的異?，F(xiàn)象時(shí) , 系統(tǒng)將自動(dòng)保護(hù)。在測井電纜注磁標(biāo)定過程中 , 測井電纜所承受的張力與測井電纜運(yùn)行的速度相互影響。當(dāng)增加測井電纜張力時(shí) ,測井電纜運(yùn)行速度將降低 。 反之 ,測井電纜運(yùn)行速度將提高。當(dāng)提高測井電纜運(yùn)行速度時(shí) ,測井電纜張力將增加；反之 , 測井電纜張力將減小。對(duì)于張力與速度的控制 , 如果采用常規(guī)的 控制算法難以保證控制質(zhì)量 ,甚至可能造成張力超過極限導(dǎo)致測井電纜損壞。因此。在該系統(tǒng)中引入統(tǒng)計(jì)過程控制算法 ( SPC) ,SPC 算法是將被控參數(shù)在一定時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值信號(hào)作為調(diào)節(jié)依據(jù)。該系統(tǒng)中將測井電纜張力信號(hào)和測井電纜運(yùn)行速度信號(hào)在 5 s 內(nèi)的統(tǒng)計(jì)值作為系統(tǒng)判斷的依據(jù)。該方法與人工調(diào)節(jié)思 想一致 , 但比人工調(diào)節(jié) 速度 / 張力方式 更加科學(xué) , 控制精度更高。 標(biāo)準(zhǔn)尺文件管理 標(biāo)準(zhǔn)尺是測井電纜注磁標(biāo)定的依據(jù)，測井電纜的標(biāo)定結(jié)果很大程度上取決于標(biāo)準(zhǔn)尺的準(zhǔn)確性 ,因此 ,要求標(biāo)準(zhǔn)尺具有針對(duì)性，發(fā) 展性、繼承性。針對(duì)性是因測井電纜自身特性以及新舊程度的不同 , 對(duì)不同的測井電纜不能采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行標(biāo)定。該系統(tǒng)將為所有測井小隊(duì)分別建立獨(dú)立的文件夾 , 并將其專用的標(biāo)準(zhǔn)尺置于該文件夾下 ,以利于該小隊(duì)電纜標(biāo)定與管理。發(fā)展性是為進(jìn)一步改進(jìn) 標(biāo)準(zhǔn)尺的準(zhǔn)確性 ,經(jīng)過標(biāo)定后的測井電纜在標(biāo)準(zhǔn)井檢驗(yàn)后的結(jié)果 ( 局部偏差與全局偏差 )將用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺進(jìn)行全局和局部修正 ,修正后的標(biāo)準(zhǔn)尺保存在當(dāng)天的文夾中。繼承性是對(duì)于上次標(biāo)定結(jié)果達(dá)標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)尺 ,下次可以直接使用。 歷史數(shù)據(jù)管理 測井電纜注磁標(biāo)定系統(tǒng)需要管理的參數(shù) 與文檔，用戶可以選擇測井電纜注磁標(biāo)定的小隊(duì)與標(biāo)準(zhǔn)井刻度尺 ,系統(tǒng)自動(dòng)生成以隊(duì)名為名的文件夾 ,同時(shí)在該文件夾中再生成以當(dāng)天日期為名的子文件夾。該子文件夾將自動(dòng)保存用于注磁標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)尺在標(biāo)定過程中檢磁器所檢測到所有磁信號(hào)波形、測井電纜標(biāo)定的速度、電纜張力等數(shù)據(jù)文件。此外 ,系統(tǒng)還支持歷史數(shù)據(jù)回放功能 , 它自動(dòng)打開用戶指定的歷史記錄 , 動(dòng)態(tài)顯示測井電纜運(yùn)行的深度 , 速度曲線、張力曲線與磁信號(hào)波形 , 并且可以隨時(shí)選擇回放速度。 （ 5）結(jié)果分析 表 1不同測速條件下深度測量相 對(duì)誤差 在完成了深度模塊數(shù)據(jù)采集電路調(diào)試后，我們對(duì)采集模塊進(jìn)行了室內(nèi)測試。測試設(shè)備為深度采集模塊，測井信號(hào)模擬器。測試主要驗(yàn)證深度采集模塊的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。將深度采集模塊的深度信號(hào) A、深度信號(hào) B、連線接人測井信號(hào)模擬器 的 圖 5 單片機(jī)主程序相應(yīng)端口。打開信號(hào)模擬器電源。啟動(dòng)測試數(shù)據(jù)顯示軟件應(yīng)用程序就能檢測到深度、速度。我們將模擬器的速度設(shè)置為 13 200 m／ h(模擬器的最高速度 )，深度計(jì)數(shù)從 0 m 開始，連續(xù)工作 10 h 后，深度數(shù)據(jù)顯示為132 045 m，深度相對(duì)誤差為 0． 34％。常用測速對(duì)深度的影響見表 1，測速為600 m／ h，深