超声波测井的井下数据采集与传输系统的实现

CPLD实现井下数据采集与传输系统接口电路
于云华;王新风
【期刊名称】《电子产品世界》
【年(卷),期】2002(000)015
【摘要】井下数据采集与传输系统采用先进的CPLD器件ispLSI1016实现了接口,解决了井下数据采集与传输系统的高速度,低功耗和小尺寸等关键问题.
【总页数】2页(P46-47)
【作者】于云华;王新风
【作者单位】石油大学(华东)信控学院;胜利油田无秆采油泵公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN91
【相关文献】
1.超声波测井的井下数据采集与传输系统的实现 [J], 于云华;倪卫宁
2.24 bit高精度数据采集系统接口电路的FPGA实现 [J], 齐雪莲;潘明海;李雅倩
3.基于CPLD的USB2.0控制系统接口电路的设计与实现 [J], 刘波;钟子发;叶春逢
4.基于CPLD的数据采集与显示接口电路仿真设计 [J], 黄崇富;李建华
5.基于CPLD和嵌入式系统的高速数据采集系统的设计与实现 [J], 林德辉;道克刚;邓永刚;陈森
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超声波检测数据高速采集和传输　技术的研究李劲松,叶　琛,梅德松(核工业无损检测中心,上海　200233)摘　要:研制了数据高速采集和传输的超声波检测系统。

采样频率>100MHz,满足超声波检测数据实时采集的需要。

采用的可编程序通信接口(PCI)实时技术解决了高速大容量现场检测数据的存储和传输。

应用的关键器件现场可编程门阵列(FP G A)和可编程逻辑电路(PLD)适用于科研开发和调试,具有一定的保密性,能大大缩小硬件的体积。

关键词:超声波检验;信号处理;模数转换;硬件;软件 中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2003)0820395204RESEARCH ON THE HIGH2SPEED DATA ACQUISITION AN D TRANSFERFOR U LTRASONIC TESTINGL I Jin2song,YE Chen,MEI De2song(Nuclear Nondestructive Testing Center,Shanghai200233,China)Abstract:An ultrasonic testing system with high2speed data acquisition and transfer was developed.At least 100MHz high2speed A/D technique was used in real2time data acquisition system.The PCI(programmable communica2 tions interface)real2time transfer mode solved the problem of data storage and transfer of large capacity.The key appara2 tus FPG A(field programmable gate array)and PLD(programmable logic device)adopted could meet the needs of develop2 ment and research,which could kee p secret and reduce the volume of the system.K eyw ords:Ultrasonic testing;Signal processing;Analog/digital conversion;Hardware;S oftware 超声波检测作为无损检测技术的重要手段之一,能够评价固体材料的微观组织及相关力学性能,检测微观和宏观不连续性。

基于Liber08.5的超声波随钻井径检测仪数据采集与
传输
【电源网】为了更好地发挥随钻测井仪检测数据的真实性和使用灵活性等优点，文中基于Actel公司的APA075FPGA数据采集和传输系统所涉及到的AD数据采集、FPGA数据缓存、FPGA中数据的串口发送三部分，在实验室自制的一块FPGA最小系统板上，开发了一种激发换能器来对回波进行采集、缓存和传输。

 开发过程中，测井是必不可少的。

在开发初期，有勘探测井，在开发中后期，则有生产测井。

传统的电缆测井存在着种种难以解决的问题，如在某些大斜度井或特殊地质环境(膨胀粘土或高压地层)钻井时，电缆测井就无法进行。

除此之外，电缆测井是在钻井完成之后，用电缆将仪器放入井中进行测量，钻井过程中带出的钻碎的岩屑和钻井液会侵入地层，这样测量的数据与真实的数据有一定的差别。

因此，随钻测井技术就应运而生，而无论是在电缆测井还是随钻测井中，数据采集和传输都是必不可少的。

 本文所涉及的超声波随钻测井径的基本原理是：沿着油井的径向向井壁垂直发射超声波，当发出的超声波遇到井壁时发生反射，反射的回波被换能器接收。

这样，根据超声换能器发出超声波到反射回波被换能器接收所经历的时间t和已知的超声波在泥浆中的速度v就可以计算井径的长度。

本文运用AD对回波进行采集，运用FPGA对AD转换后的数据进行缓存和传输，FPGA为AD提供片选信号和转换时钟，转换之后的数字量再给FPGA进行串转并、FIFO存储、串口发送。

在本文中，FPGA采用的是Actel公司的APA075，开发平台采用的是Liber08.5。

 1 系统的总体设计。

井下测井与井口监测系统的实时数据传输实时数据传输在井下测井与井口监测系统中的应用越来越广泛。

本文将探讨井下测井与井口监测系统中实时数据传输的意义、技术以及未来发展趋势。

一、实时数据传输的意义井下测井是油田勘探与开发中非常重要的环节，通过测井可以获取地下岩石和油气储藏的物理、化学、电磁等参数。

然而，传统的测井方式存在着测量周期长、数据延迟、数据实时性差等问题，难以满足油气勘探与开发的迅猛需求。

井口监测系统是为了实时监测油井井筒状态、油井底孔流场等而设计的系统。

实时监测油井的状态对于油田生产运行和油井安全具有重要意义。

然而，传统的井口监测系统存在着数据传输困难、实时性差等问题，难以满足监测要求。

因此，在井下测井与井口监测系统中引入实时数据传输技术，具有重要的意义。

实时数据传输可以加快测井数据的获取和传输，提高数据的实时性和准确性，为油气勘探与开发提供可靠的数据支持。

同时，实时数据传输可以为井口监测系统提供准确的监测数据，提高监测的实时性和可靠性。

二、实时数据传输技术1. 有线传输技术有线传输技术是井下测井与井口监测系统中较常用的数据传输方式之一。

通过将传感器、采集设备等与地面的数据处理设备进行有线连接，实现数据的传输。

有线传输技术具有传输速率快、信号稳定等优点，适用于较近距离的数据传输。

2. 无线传输技术无线传输技术是井下测井与井口监测系统中越来越受关注的数据传输方式。

通过采用无线通信技术，将下井传感器采集到的数据传输至地面数据处理设备。

无线传输技术具有传输距离远、适应环境性强等优点，适用于复杂环境下的数据传输。

3. 自组网技术自组网技术是在井下测井与井口监测系统中实现实时数据传输的一种重要技术手段。

自组网技术通过建立自组织网络，让传感器节点之间相互协作，实现数据的自动收集、传输和处理。

自组网技术具有网络稳定性强、灵活性高等优点，可以有效提升数据传输的效率和可靠性。

三、实时数据传输的未来发展趋势随着油气勘探与开发的深入，井下测井与井口监测系统对实时数据传输的需求将进一步增加。

井下超声波流量计的工作原理井下超声波流量计是一种非接触式流量测量仪表，适用于井下或者管道中液体流量的测量。

其工作原理基于超声波的传播速度与流体流速之间的关系，通过测量超声波在流体中的传播时间来计算流体流量。

以下是井下超声波流量计的工作原理的详细介绍：1.超声波发射井下超声波流量计的发射器发出一定频率的超声波，通过井下超声波流量计的换能器转换成电信号，然后通过放大电路进行放大处理，最后通过发射器向流体中发射超声波。

2.超声波传播超声波在流体中传播时，会受到流体的流速、温度、压力、密度等因素的影响。

其中，流体的流速对超声波的传播速度影响最大。

当超声波遇到流体流速变化时，其传播速度也会相应地变化。

因此，通过测量超声波在流体中的传播速度，可以推算出流体的流速。

3.信号接收井下超声波流量计的接收器接收到超声波信号后，通过换能器将超声波转换成电信号，然后通过放大电路进行放大处理，最后通过数据处理电路进行数据处理。

4.数据分析井下超声波流量计的数据处理电路会对接收到的数据进行处理，包括对信号的采样、滤波、数据处理等操作，以提取出流体的流速信息。

同时，还可以对流体的温度、压力、密度等参数进行测量和计算。

5.流量计算井下超声波流量计根据测量得到的流速信息和其他参数，通过流量计算公式计算出流体的流量。

通常情况下，井下超声波流量计采用时间差法进行流量测量，即通过测量超声波在流体中顺流和逆流的传播时间差来计算流体流量。

此外，井下超声波流量计还可以采用其他方法进行流量测量，如频率差法、相位差法等。

总之，井下超声波流量计是一种高效、准确的流量测量仪表，具有非接触式测量、适用于多种流体介质、测量范围广、测量精度高等优点。

井下声波传输信号检测技术研究的开题报告一、研究背景和意义随着近年来国内外油气资源勘探的深入开展，复杂地质情况下的油气储层勘探逐渐成为了当前油气勘探领域的研究热点。

传统的勘探方法已经无法满足复杂地质情况下的勘探需要，其在探测精度、勘探效率等方面存在诸多不足。

因此，如何利用新技术来提高井下勘探效率，成为了当前油气勘探领域亟待解决的技术难题之一。

井下声波传输信号检测技术正是在解决复杂地质情况下的勘探难题方面具有潜在优势的一种技术。

通过在井口处向井下注入声波信号，接收油气储层内部的反射、折射声波信号，并通过分析处理这些信号，来获取油气储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息。

因此，声波勘探技术可以有效地提高油气勘探的精度和效率，同时也可以提高油田的开发效益，减少勘探成本。

二、研究内容和技术路线本研究的主要内容是针对井下声波传输信号的检测问题展开研究，具体研究内容包括：1.声波信号检测系统的设计：设计一套适用于井下环境的声波信号检测系统，实现对井口处注入的声波信号的准确、快速地检测和采集。

2.声波信号处理算法的研究：针对井下噪声环境特点，设计一套适用于井下噪声环境的声波信号处理方法和算法，准确地分离并提取出有效信号，以提高勘探效率和准确度。

3.油气储层结构信息的提取和分析：通过分析处理声波信号，提取油气储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息，并进行分析，以实现对油气储层的深入了解和准确勘探。

技术路线如下：1.声波信号检测系统的设计：研究井下环境，设计合适的传感器和数据采集系统，实现声波信号的准确检测和采集。

2.声波信号处理算法的研究：以小波变换为基础，结合滤波和降噪技术，对噪声干扰的声波信号进行处理，实现对有效信号的准确提取和分离。

3.油气储层结构信息的提取和分析：针对井下储层不同的声波反射特征，设计合适的处理算法，提取储层的结构信息、储层参数、油气分布等信息，并进行分析和研究。

三、预期成果1.设计一套适用于井下环境的声波信号检测系统，实现对井口处注入的声波信号的准确、快速地检测和采集。

超声波测量技术在井下水文地质勘探中的应用研究一、前言水文地质勘探是地质工程中不可或缺的一部分，在井下水文地质勘探中，超声波测量技术是一种有效的工具。

本文将探讨超声波测量技术在井下水文地质勘探中的应用研究。

二、超声波测量技术的基本原理超声波测量技术是利用超声波在介质中的传播来测量介质参数的方法。

超声波是一种机械波，由震荡源产生，可以在介质中传播，介质的密度和弹性系数决定了超声波传播速度的大小。

超声波测量技术可以测量介质的密度、压力、温度、流速、物质成分等参数，可以应用于地质、医学、材料科学等领域。

三、超声波测量技术在井下水文地质勘探中的应用井下水文地质勘探是为了掌握井下地质构造、水文地质条件、水文地质过程和水文地质规律，以便于合理利用地下水资源和保护地下水环境。

超声波测量技术可以为井下水文地质勘探提供以下应用：1. 取土样和岩芯测密度在井下勘探人员常常需要对取样的土体和岩芯进行密度测量。

常规密度测量方法需要将取样材料带回实验室进行测量，费时费力，而且样品量较小。

超声波测量技术可以在现场快速准确测量取样材料的密度，方便勘探工作，同时保证了测量结果的准确性。

2. 监测水位水位监测是井下水文地质勘探中重要的任务之一。

监测水位需要测量水的深度和压力等参数。

传统的水位监测方法需要将水位仪器放入井中，而且监测精度有限。

超声波测量技术可以通过测量超声波在水中的传播时间来计算水位深度和压力等参数，具有快速、准确等优点。

3. 测量地下水速度地下水速度的测量是井下水文地质勘探中的关键任务之一。

传统的地下水速度测量方法需要将测量设备放入井中进行监测，操作复杂，采样量小。

超声波测量技术可以通过超声波在井下岩体和水中的传播速度差来测量地下水速度，具有操作简单、准确性高、采样量大等优点。

四、总结超声波测量技术在井下水文地质勘探中具有广泛的应用前景，可以为勘探工作提供快速、准确的数据支持。

此外，随着技术的不断发展和完善，超声波测量技术在井下水文地质勘探中的应用还有待进一步研究和推广。

测井仪器系统的基本构成原理测井仪器系统是用于地质勘探和石油工程中的一种重要设备，其主要由传感器系统、数据采集系统、电源和通讯系统、仪器外壳和机械结构以及软件处理系统等构成。

1. 传感器系统传感器系统是测井仪器系统的核心部分，主要作用是采集井下地质信息。

该系统包括多种传感器，如温度、压力、电阻率、声波速度、核磁共振等，根据实际需求选择合适的传感器。

在测井过程中，传感器将采集到的数据转化为电信号或数字信号，传输给数据采集系统。

2. 数据采集系统数据采集系统接收传感器传来的信号，通过多路复用器和放大器对信号进行预处理。

随后，系统将信号转换为数字信号，通过数据总线传送给主控计算机。

数据采集系统的精度和稳定性对测井结果具有重要影响，因此，系统一般采用高精度的数据采集卡和高效的算法进行数据处理。

3. 电源和通讯系统电源和通讯系统为测井仪器系统提供稳定、持续的电源，并确保数据传输的可靠性和稳定性。

一般来说，测井仪器系统采用电池组或车载电源，提供稳定、可靠的电源保障。

通讯系统则采用串口通讯、以太网通讯等多种通讯方式，实现数据的实时传输和处理。

4. 仪器外壳和机械结构仪器外壳和机械结构作为测井仪器系统的载体，对系统的稳定性和耐用性具有重要影响。

一般来说，外壳采用坚固、耐腐蚀、防水的材料，保证仪器在恶劣环境下能够正常工作。

机械结构则采用优化设计，确保仪器在高温、高压等恶劣条件下的稳定性和耐用性。

5. 软件处理系统软件处理系统是测井仪器系统的控制中心，负责数据处理、显示和存储。

该系统主要包括主控计算机、数据存储和处理软件等。

主控计算机通过接收数据采集系统的数据，对数据进行实时处理、分析和存储。

数据存储和处理软件则根据实际需求进行开发，实现数据的可视化、处理和导出等功能。

此外，软件处理系统还需具备强大的抗干扰能力和稳定性，以确保在恶劣的测井环境下能够可靠运行。

总之，测井仪器系统的基本构成原理是传感器系统采集数据，数据采集系统处理数据，电源和通讯系统提供稳定的电源和数据传输，仪器外壳和机械结构保证系统的稳定性和耐用性，而软件处理系统则实现数据的处理、显示和存储等功能。

摘要：介绍了井下数据采集与传输系统的结构和工作原理，该系统采用先进的CPLD器件ISPLSI1016实现了其中的接口电路，解决了井下数据采集与传输系统的高精度、低功耗和小尺寸等关键问题。

关键词：数据采集与传输复杂可编程逻辑器件高速度低功耗小尺寸随着石油工业的不断发展，测井技术越来越显示出其重要作用。

超声波测井作为测井的一种重要方法得到了广泛的应用。

由于测井仪器，特别是井下仪器工作环境的特殊性，使得对其研究和开发也具有特殊的要求。

油井下的直径很小，因此对井下仪器的尺寸要求十分严格，一般来说印刷电路板的宽度不能超过 4.5cm。

体积达不到要求再好的仪器也无法在实际中应用。

本系统采用双CPU和双端口RAM，尤其是采用先进的PLD器件及1553总线技术很好地解决了井下高速数据采集与传输系统的可靠性、低功耗和小尺寸等问题。

1系统结构简介本系统采用两片AT89C52单片机分别作为主、从CPU；采用AD公司的高速A/D芯片AD7821进行井下温度、压力和幅值等参数的实时数据采集；选用两片美国Lattice公司的CPLD芯片isPLS1016实现数字信号采集处理接口电路和数据传输中的串并行转换接口电路；然后通过双口RAM （IDT7232）来传输数据。

系统结构如图1所示。

2系统工作原理与实现在图1中，主CPU及其相关模块主要完成超声波发生器的控制、工作模式切换和数据采集等功能；从CPU主要完成主CPU所采集信号的上传和地面命令字的下传及命令解释，还包括一些监控功能。

CPU对超声波发射装置进行控制，采集回波信号。

由于回波信号的尖峰时刻非常窄，一般不超过1.0μs，所以对A/D的采样时间要求在ns级。

本系统采用AD公司高速A/D芯片AD7821进行采集。

数字信号部分，在启动超声波发生装置的同时产生时延控制信号，以便对回波信号的时间间隔进行计数，进一步测出井下的剩余壁厚等距离参数。

所有采集的信号按一定格式存在双口RAM（IDT7132）内，以备从CPU调用和上传。

数字声波测井的数据采集与处理电路设计李苏;李辉;李春楠;刘西恩【摘要】For the characteristics of multi-channel acoustic data acquisition, which is complex in timing control, the design of an acoustic data acquisition and processing circuit based on DSP and FPGA is presented. in this design, the data of every channel is processed by independent ADC, one DSP and one FPGA are simultaneously used to synthesise and coordinate the data. In this circuit, two TRAMs are realized by using FPGA and used as a data BUFFER of ADC and DSP, four _cha nnel’s signal acquisition and processing can be finished coordinately through the circuit. at the meanwhile, the whole circuit is completed by one circuit board, instead of the four circuit boards previously, which reduces the boardsize ,and reducces production costs The result of much experiment indicates that the circuit can operate stably and reliably, which can satisfy the need of the acquisition of down hole digital acoustic signal.%针对多通道数字声波数据采集时序控制复杂的特点,设计了一种基于DSP和FPGA的声波数据采集与处理电路。

基于PIC的井下超声井径测量系统研制李苏;刘西恩;陶爱华;李春楠【摘要】本文描述了以PIC33FJ128单片机为主控器的井下超声井径测量系统,它主要通过接受超声探头的回波信号,来确定回波到时时间,从而计算出地层井径值.本文详细描述了系统设计原理与硬件,固件的实现方法,整个系统包含了模拟前端,信号采集,主控单元,数据存储,通讯模块等.经过室内试验和现场试验验证,这种井下超声井径测量系统具有精度高,稳定性好,抗振动,冲击等优点,可以满足现场测试需求.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)008【总页数】4页(P58-60,64)【关键词】PIC33FJ128;井径;回波;数据采集【作者】李苏;刘西恩;陶爱华;李春楠【作者单位】中海油服油田技术研究院河北燕郊065201;中海油服油田技术研究院河北燕郊065201;中海油服油田技术研究院河北燕郊065201;中海油服油田技术研究院河北燕郊065201【正文语种】中文【中图分类】TP23在油气探测开发中，井径信息是描述油气藏特征的重要参数之一，是勘探，钻井，测井，完井和采油工程中的一个重要参数[1]，是评价地层信息的重要依据，特别是在随钻过程中，井径信息能提供大量关于钻井效率的信息和在钻进，测井和完钻过程中及时检测出可能遇到的问题，因此如何准确获得井径信息是目前测井中大家比较关心的问题，在实际钻井中，井径测量是派生出来的，而不是直接的物理测量，换句话说就是钻进的过程中没有用机械臂去测量，这些井径测量可以用不同的测量方式进行测量，因为各种方式探测深度不同，因此会有不同的应用，文中讨论的是基于PIC的井下超声井径测量系统。

1 井下超声井径测量原理超声井径测量仪的功能是在石油勘探过程中，提供即时的井径及其相关信息。

测量仪的主要部件是3个自发自收的超声换能器，它们以120度的角度等间隔排列在仪器的周围，当换能器向外发射一列脉冲时，在井壁上反射声波，换能器将接收到这一反射回波，反射回波遇到换能器表面时仍将反射回去，从而形成井壁的第二次反射回波[2]，由得到回波的传播时间，在已知泥浆声速的情况下，由公式（1）获得换能器表面与井壁之间的距离。

超声波随钻井径检测仪的数据采集与传输作者：向伟吴凌云陈敬来源：《物联网技术》2013年第02期摘要：为了更好地发挥随钻测井仪检测数据的真实性和使用灵活性等优点，文中基于Actel公司的APA075FPGA数据采集和传输系统所涉及到的AD数据采集、FPGA数据缓存、FPGA中数据的串口发送三部分，在实验室自制的一块FPGA最小系统板上，开发了一种激发换能器来对回波进行采集、缓存和传输。

关键词：随钻井径检测；AD数据采集；FPGA；串口发送中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）02-0032-030 引言在油、气开发过程中，测井是必不可少的。

在开发初期，有勘探测井，在开发中后期，则有生产测井。

传统的电缆测井存在着种种难以解决的问题，如在某些大斜度井或特殊地质环境（膨胀粘土或高压地层）钻井时，电缆测井就无法进行。

除此之外，电缆测井是在钻井完成之后，用电缆将仪器放入井中进行测量，钻井过程中带出的钻碎的岩屑和钻井液会侵入地层，这样测量的数据与真实的数据有一定的差别。

因此，随钻测井技术就应运而生，而无论是在电缆测井还是随钻测井中，数据采集和传输都是必不可少的。

本文所涉及的超声波随钻测井径的基本原理是：沿着油井的径向向井壁垂直发射超声波，当发出的超声波遇到井壁时发生反射，反射的回波被换能器接收。

这样，根据超声换能器发出超声波到反射回波被换能器接收所经历的时间t和已知的超声波在泥浆中的速度v就可以计算井径的长度。

本文运用AD对回波进行采集，运用FPGA对AD转换后的数据进行缓存和传输，FPGA为AD提供片选信号和转换时钟，转换之后的数字量再给FPGA进行串转并、FIFO 存储、串口发送。

在本文中，FPGA采用的是Actel公司的APA075，开发平台采用的是Libero8.5。

1 系统的总体设计2.2 FIFO的设计与实现FIFO的主要功能是实现不同时钟域之间的数据传输。

井下图像采集与地面无线传输系统设计
赵明;高筱;王金成
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2014(000)004
【摘要】石油测井中，井下环境恶劣，而地面上设备繁多，往往给测井带来不便。

通过可见光摄像头可以清楚地了解井下环境，地面上采用无线通讯方式也可以减少电缆数量，简化地面环境。

设计并实现了基于USR-WIFI232的无线传输模块，编写上位机通讯软件，实现井下图像采集与地面无线传输。

【总页数】1页(P110-110)
【作者】赵明;高筱;王金成
【作者单位】西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西西安710065;西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西西安 710065;西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西西安 710065
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于ARM-Linux的图像采集和无线传输系统设计
2.井下胶带接头图像采集系统设计
3.基于S3C2440的图像采集与无线传输系统设计与实现
4.农田图像采集与无线传输系统设计
5.基于FPGA的农田图像采集与3G无线传输系统设计
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