CN101832124B - 一种双侧向测井仪功率发射控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双侧向测井仪功率发射控制方法，包括以下步骤：(1)按照预设采样间隔时间进行数据采集，得到测量电压值与测量电流值；(2)根据测量电压值与测量电流值计算得到测量功率值与测量电阻率值；(3)根据测量电阻率值计算得出目标功率值；(4)计算测量功率值与目标功率值的差值，确定差值的正负；(5)根据步骤(4)中得到的差值对输出功率控制电平在原输出功率控制电平基础上进行调整后再输出，完毕后返回所述步骤(1)。本发明以电阻率与目标功率值之间的变化函数关系，限定电压与电流的变化函数关系，从而使得电压与电流在功率发射调整过程中连续变化，保证信号采集的平稳，提高信号质量。

Description

一种双侧向测井仪功率发射控制方法

技术领域

本发明涉及一种双侧向测井仪功率发射控制方法。

背景技术

双侧向测井仪通过对主发射功率的调整使其适用于不同的地层电阻率测量，是提高仪器测量效果、扩大仪器测量动态范围的关键。现有的仪器发射功率控制方法为单独调整仪器发射功率，虽然发射功率满足测井需求，但是由于没有比例协调发射功率中的电压与电流，从而无法保证电压与电流平稳变化，使得信号变化波动很大，不利于信号分析。另外，还由于在发射功率调整过程中没有协调电压与电流的变化，使得电压与电流不能充分利用，客观扩大了电压与电流的变化范围，不但造成能源损失，而且造成采集的信号能力变小，还需要采取放大信号的措施才能进行信号分析，从而又增加了信号处理环节，不但提高成本，而且提高了故障率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以平稳调整电压与电流变化，并减少电压与电流变化范围、提高输出功率的双侧向测井仪功率发射控制方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种双侧向测井仪功率发射控制方法，包括以下步骤：

(1)按照预设采样间隔时间Δt进行数据采集，得到测量电压值U₀与测量电流值I₀；

(2)根据测量电压值U₀与测量电流值I₀计算得到测量功率值P₀与测量电阻率值R₀：

P₀＝U₀·I₀                                         (1.1)

R₀＝KU₀/I₀                                         (1.2)

其中，K为电阻率设定距离常数；

(3)根据测量电阻率值R₀计算得出目标功率值P：

$\mathrm{lgP}=\frac{A}{B+{(\lg R_0-2)}^2}---\left(1.3\right)$

其中，A、B为设计常数；

(4)计算测量功率值P₀与目标功率值P的差值ΔP：

ΔP＝P₀-P                                          (1.4)

确定差值ΔP的正负；

(5)根据步骤(4)中得到的差值ΔP对输出功率控制电平V在原输出功率控制电平V₀基础上进行调整后再输出，完毕后返回所述步骤(1)，其中：

当差值ΔP＞0时，V＝V₀-ΔV；

当差值ΔP＝0时，V＝V₀；

当差值ΔP＜0时，V＝V₀+ΔV；

ΔV为预设输出功率调整步长。

进一步，所述步骤(3)中，测量电阻率值R₀取值为设定变化范围的最大值R_0max与最小值R_0min时，目标功率值P均设定为最小值P_min，即：

$\lg P_{\min }=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\min }-2)}^2}=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\max }-2)}^2}.---\left(2.1\right)$

进一步，所述步骤(3)中，测量电阻率值R₀的对数值为中位值时，目标功率值P设定为最大值，即：

$\lg P_{\max }=\frac{A}{B+{\{1/2[(\lg R_{0\max }-2)+(\lg R_{0\min }-2)\left]\right\}}^2}.---\left(3.1\right)$

本发明具有如下优点：

1、本发明以电阻率R₀与目标功率值P之间的变化函数关系，限定电压U与电流I的变化函数关系，从而使得电压U与电流I在功率发射调整过程中连续变化，保证信号采集的平稳，提高信号质量。

2、本发明中以电阻率R₀变化的最大值与最小值处为目标功率值P最小值，从而在电阻率R₀同等变化范围下大大缩小了电压U与电流I的变化范围，从而减少了能量消耗。

3、本发明还在信号采集过程中，在符合电压U与电流I变化范围中尽量提高目标功率值P，从而提高信号强度，有利于信号的采集与分析。

附图说明

下面结合附图对发明的实施方式作进一步说明：

图1示出了双侧向测井仪工作原理示意图；

图2示出了本发明一种双侧向测井仪功率发射控制方法流程图；

图3示出了本发明具体实施例中功率控制函数关系图。

具体实施方式

如图1所示，双侧向测井仪通过向地层发射两种频率的电流信号来实现对地层电阻率的测量。深侧向发射的电流是由屏蔽电极A1(A1`)和A2(A2`)及主电极A0流出返回远处B电极。浅侧向发射的电流是由A1(A1`)及主电极A0流出返回到A2电极。

深、浅侧向地层发射的屏流通过各自的功控电流源来实现，主监控模块通过调节从主电极上输出的主电流I0，迫使监督电极之间残余电位趋向于零，从而使得I0垂直于电极轴向进入地层。深、浅侧向都是测量监督电极M1与相应参考电极之间的电位差ED、ES，以及主电流I0(可通过频率分离与检波得到ID、IS)来计算地层的电阻率。

本发明流程如图2所示，包括以下步骤：

(1)按照预设采样间隔时间Δt进行数据采集，得到测量电压值U₀与测量电流值I₀；

(2)根据测量电压值U₀与测量电流值I₀计算得到测量功率值P₀与测量电阻率值R₀：

P₀＝U₀·I₀                                         (1.1)

R₀＝KU₀/I₀                                         (1.2)

其中，K为电阻率设定距离常数；

(3)根据测量电阻率值R₀计算得出目标功率值P：

$\mathrm{lgP}=\frac{A}{B+{(\lg R_0-2)}^2}---\left(1.3\right)$

其中，A、B为设计常数；

(4)计算测量功率值P₀与目标功率值P的差值ΔP：

ΔP＝P₀-P                                          (1.4)

确定差值ΔP的正负；

(5)根据步骤(4)中得到的差值ΔP对输出功率控制电平V在原输出功率控制电平V₀基础上进行调整后再输出，完毕后返回步骤(1)，其中：

当差值ΔP＞0时，V＝V₀-ΔV；

当差值ΔP＝0时，V＝V₀；

当差值ΔP＜0时，V＝V₀+ΔV；

ΔV为预设输出功率调整步长。

本发明中，步骤(3)中，测量电阻率值R₀取值为设定变化范围的最大值R_0max与最小值R_0min时，目标功率值P均设定为最小值P_min，即：

$\lg P_{\min }=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\min }-2)}^2}=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\max }-2)}^2}.---\left(2.1\right)$

测量电阻率值R₀的对数值为中位值时，目标功率值P设定为最大值，即：

$\lg P_{\max }=\frac{A}{B+{\{1/2[(\lg R_{0\max }-2)+(\lg R_{0\min }-2)\left]\right\}}^2}.---\left(3.1\right)$

本发明具体实施例如图3所示。在本实施例中，设定电压U变化范围为5mV-5V，电流I变化范围为5mA-5A，K为100m，则电阻率R_0min＝100m×5mV/5A＝0.1Ωm，R_0max＝100m×5V/5mA＝100000Ωm。也就是说电压U与电流I在变化1000倍时，可实现电阻率R₀变化1000000倍，在满足电阻率R₀变化范围的情况下，大大缩小了电压U与电流I的变化，减小信号波动。

在电阻率R₀最小值与最大值时，目标功率值P为最小值P_min＝25mW，随着电阻率R₀对数向中位移动过程中，目标功率值P连续平滑增大，直到在电阻率R₀对数中位值时取得目标功率值P最大值P_max，设定P_max＝250mW，即目标功率值P变化范围为10倍，此时可根据公式(2.1)与(3.1)解出设计常数A与B。A＝30.172，B＝12.582，此时目标功率值P与电阻率R₀函数关系表达如下：

$\mathrm{lgP}=\frac{30.172}{12.582{(\lg R_0-2)}^2}.$

在本实施例中，设定预设采样间隔时间Δt为1ms，预设输出功率调整步长ΔV为0.1mv，则输出功率电平以目标功率值P为目标值步进趋近，由于预设采样间隔时间Δt与预设输出功率调整步长ΔV均足够小，实际输出功率离散点拟合结果无限逼近目标功率值P。

本发明以电阻率R₀与目标功率值P之间的变化函数关系，限定电压U与电流I的变化函数关系，从而使得电压U与电流I在功率发射调整过程中连续变化，保证信号采集的平稳，提高信号质量。

本发明中以电阻率R₀变化的最大值与最小值处为目标功率值P最小值，从而在电阻率R₀同等变化范围下大大缩小了电压U与电流I的变化范围，从而减少了能量消耗。

本发明还在信号采集过程中，在符合电压U与电流I变化范围中尽量提高目标功率值P，从而提高信号强度，有利于信号的采集与分析。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双侧向测井仪功率发射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照预设采样间隔时间Δt进行数据采集，得到测量电压值U₀与测量电流值I₀；

(2)根据测量电压值U₀与测量电流值I₀计算得到测量功率值P₀与测量电阻率值R₀：

P₀＝U₀·I₀                                             (1.1)

R₀＝KU₀/I₀                                             (1.2)

其中，K为电阻率设定距离常数；

(3)根据测量电阻率值R₀计算得出目标功率值P：

$\mathrm{lgP}=\frac{A}{B+{(\lg R_0-2)}^2}---\left(1.3\right)$

其中，A、B为设计常数；

(4)计算测量功率值P₀与目标功率值P的差值ΔP：

ΔP＝P₀-P                                              (1.4)

确定差值ΔP的正负；

(5)根据步骤(4)中得到的差值ΔP对输出功率控制电平V在原输出功率控制电平V₀基础上进行调整后再输出，完毕后返回所述步骤(1)，其中：

当差值ΔP＞0时，V＝V₀-ΔV；

当差值ΔP＝0时，V＝V₀；

当差值ΔP＜0时，V＝V₀+ΔV；

ΔV为预设输出功率调整步长。

2.如权利要求1所述的双侧向测井仪功率发射控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，测量电阻率值R₀取值为设定变化范围的最大值R_0max与最小值R_0min时，目标功率值P均设定为最小值P_min，即：

$\lg P_{\min }=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\min }-2)}^2}=\frac{A}{B+{(\lg R_{0\max }-2)}^2}.---\left(2.1\right)$

3.如权利要求2所述的双侧向测井仪功率发射控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中，测量电阻率值R₀的对数值为中位值时，目标功率值P设定为最大值，即：

$\lg P_{\max }=\frac{A}{B+{\{1/2[(\lg R_{0\max }-2)+(\lg R_{0\min }-2)\left]\right\}}^2}.---\left(3.1\right)$

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