Лекция 4 Цифровая регистрация данных гис

Зарегистрировать данные ГИС в цифровом виде означает записать аналоговые величины, получаемые большинством датчиков скважинных приборов в виде последовательности чисел, которые отражают значения изменяемых параметров на дискретных глубинах, т.е. зарегистрировать мгновенные значения параметров пластов на заданной глубине. Зарегистрированные таким образом данные представляются в двоичном коде.

Преобразование аналоговых величин в цифровую форму

Преобразование аналоговых величин в цифровую форму может производиться по средствам равномерного и неравномерного квантования по глубине. Практически во всех типах цифровых регистраторов применяется система равномерного квантования, которая отличается тем, что преобразование аналоговых величин производиться с постоянным шагом квантования по глубине. Рис 4.1. Шаг квантования постоянный и обозначается Δ. Z – глубина, j – количество шагов квантования. Можно посчитать глубину:

В цифровых компьютеризованных регистраторах из-за сбоя синхронизации и регистратора, возможны ошибки в определении глубины. В связи с этим глубина корректируется по магнитным меткам на кабеле. Коррекция производится в интервале +/- 5 м от ожидаемого прихода метки. В указанном интервале по приходу метки, счетчик глубины автоматически регулируется.

Неравномерная система квантования по глубине отличается тем, что при измерениях регистрируются первые значения измеряемой величины и глубина. В нашем случае регистрируется а₁ и z₁. В дальнейшем последующие результаты измерений сравниваются с ранее зарегистрированными. Например, если , то производиться регистрация. Если неравенство не соблюдается, то регистрация не производиться (нет смысла регистрировать, потому что это тоже самое значение). Смысл этой системы – экономия места на жестком диске.

Каротажный компьютеризированный регистратор «Гектор»

Предназначен для записи данных каротажа в память бортового компьютера при проведении геофизических исследований бурящихся и эксплуатационных скважин с использованием практически всего парка геофизических приборов. Измерение производиться одновременно с визуальным контролем качества на мониторе компьютера. Регистратор является специализированным устройством сбора данных, поступающих от геофизических приборов. Данные, подлежащие регистрации, попадают на вход регистратора в аналоговом или цифровом виде, записываются в цифровой форме функции глубины, могут проходить первичную обработку и выводиться на термоплоттер в виде геофизических диаграмм, в масштабе и форме, заданных оператором.

В составе регистратора имеется шесть разъемов (слотов) для подключения скважинных приборов, т.е. это своего рода «модули связи» с приборами. Объем оперативной памяти составляет не менее 1 Мб, обмен информацией между регистратором и промышленным компьютером производиться по интерфейсу RS-232C при помощи управляющей программы (Gector) и программы-загрузчика, установленной в блоке глубины. Контроль работоспособности регистратора осуществляется при помощи специальных тест-программ.

Аппаратная часть регистратора реализована, как комплекс устройств, объединенных единой интерфейсной магистралью. Интерфейс предназначен для упорядоченного обмена данными между устройствами регистратора. Стандартный интерфейс – это совокупность логических программных электрических конструктивных условий и технических средств, обеспечивающих взаимодействие функциональных блоков.

В состав регистратора входят следующие блоки (рис.): шины интерфейса, блок питания (БП, запитывается напряжением 220 В от «Батыра» и на выходе выдает два напряжения), плата промышленного компьютера, блок управления, плата управления. К плате управления подключается центральная жила (ЦЖК) и оплетка кабеля (ОК). Слоты: модуль контроля глубины (МКГ), аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), блок кода импульсной модуляции (БКИМ), блок радиоактивного каротажа (РК), блок акустического каротажа (АК). АЦП шестнадцати канальных.

Опишем назначение каждого модуля

1. Блок питания обеспечивает питание цепей регистратора стабилизированным напряжением постоянного тока (5 и 12 В).

2. Плата промышленного компьютера управляет работой регистратора, является центральной частью устройства.

3. Плата управления выполняет нормализацию сигналов, поступающих от скважинных приборов.

4. Модуль контроля глубины предназначен для осуществления приема и обработки сигналов от формирователя тактов глубины и датчика магнитных меток. Модуль обеспечит возможность программного изменения шага квантования. Минимальный шаг квантования составляет 1 см. Максимально возможная индикация глубины это 10 000 м. Модуль имеет технологический АЦП с 8 дифференциальными каналами по 12 разрядов в каждом. Время преобразования в цифровой код составляет 12 мкс на канал. В состав модуля входит также последовательный интерфейс RS-232C.

5. Модуль АЦП (модуль точного АЦП). Предназначен для преобразования в цифровой код медленно меняющихся сигналов, поступающих от наземных пультов. Имеет 16 каналов по 16 разрядов в каждом. Входной диапазон составляет +/- 5 В и время преобразования 10 мсек на канал.

6. Модуль кода импульсной модуляции (КИН) осуществляет прием информации от приборов в цифровом коде. Максимальная частота программного управления 80 кБит/сек. Максимальная скорость передачи сигнала 10 кбод/сек.

7. Модуль РК производит подсчет импульсов, поступающих от приборов РК, а также другой аппаратуры (к примеру, расходомер). Имеет 6 основных каналов подсчета импульсов и 2 дополнительных, позволяющих регистрировать сигналы с минимальной амплитудой импульса +/- 300 мВ и максимальной частотой следования 200 кГц.

8. Модуль АК осуществляет преобразование в цифровую форму сигнала, получаемого при регистрации метода АК. Регистрирует полный волной сигнал: продольная, поперечная, Лембла-Стоунли и т.д. Имеет 12 разрядный преобразователь. Время преобразования устанавливается программно, имеет минимальное значения 12 мксек.

Конструктивно регистратор выполнен в виде блока, устанавливаемого в приборную стойку. На шасси регистратора закреплены блок питания, плата промышленного компьютера и плата управления. На панели регистратора имеются клеммы подключения трех жил и брони геофизического кабеля. Имеются клеммы входа в геофизических интерфейс. Вход 1, 2, 3 и 4. Переключатели рода работа 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6. Выключатель «сеть». Переключатель «+/-» для изменения полярности на входе на кабеле. Выключатель переменного напряжения 50 Гц (изолированным от сети), предназначенный для включения питания скважинных приборов. Клеммы +/- предназначены для подключения пяти каналов регистрации сигналов постоянного тока от различных наземных пультов геофизических методов. Имеется также три разъема для подключения осциллографа и разъема для подключения внешнего ЭВМ. В комплект регистратора также входят соответствующие кабели связи с ЭВМ, блока управления с датчиком глубины и магнитных меток и т.д.

Работа регистратора производиться следующим образом. После включения питания, в регистраторе запускается программа загрузки рабочей программы по последовательному интерфейсу. Рабочая программа для конкретного прибора передается с внешнего компьютера при запуске в нем программы регистрации. После запуска этой программы, оператор настраивает регистратор на виды производимых работ.

Этапы настройки:

1. Тестирование подключенного прибора;

2. Работа с прибором, имеющимся в базе данных регистратора;

3. Работа с новым прибором.

В зависимости от подключенного прибора, переключатель «род работы» устанавливается в одно из следующих положений:

1 – приборы радиоактивного каротажа с питанием постоянным током по одной жиле;

2 – приборы акустического каротажа с питанием переменным током 50 или 400 Гц;

3 – приборы, подключаемые по трансформаторной схеме по двум жилам кабеля (первой и второй).

4 – приборы, работающие с цифровым кодом «Манчестер-2».

5 – приборы с питанием по первой и второй жилам переменным током 50 или 400 Гц, питание изолировано от «земли». Одна из жил питающая, вторая – «нулевая».

6 – измерение сигнала ПС.

Сигналы от скважинных приборов поступают в плату управления, где происходит их усиление и фильтрация. От платы управления сигналы от приборов, а также от датчиков глубины и магнитных меток, поступают по геофизическому интерфейсу к модулям контроля глубины, АЦП, РК и т.д. Настройка входных узлов модуля регистратора, производиться под управлением программного обеспечения. Далее происходит регистрация и обработка калибровочных данных, на основании которых плата промышленного компьютера и ЭВМ вычисляет параметры для масштабирования цифровых данных каротажа. В соответствии с заданными оператором параметрами (дорожки диаграммы, каналы записи, данные о точках записи, каналы воспроизведения) программное обеспечение производит первичную обработку информации, ее запись в виде диаграмм, содержащих каротажные кривые. Оператор может активно влиять на параметры регистрации, а также визуализировать принимаемую информацию с целью оценки ее качества. Программное обеспечение «ЛОГ» позволяет производить подготовительные операции до начала работы (ввод данных о площади, скважине, приборе; выбор масштаба); начало регистрации; проверку прибора; запись каротажного файла; просмотр файла каротажа для быстрого или медленного просмотра данных; переброску файлов в банк данных, где можно также производить детальную привязку по глубине; просмотр зарегистрированных кривых, правку (сглаживание, сдвиг); конвертацию файлов каротажа в формат «LAS»; конвертацию файлов из банка данных в формат «LAS»; вывод диаграмм на плоттер и т.д.