CN104299394B - 网络测井模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种网络测井模拟方法，步骤为：1）所述地面控制中心发出起始测试参数，该起始测试参数依次通过地面收发终端和井下收发终端传输到所述模拟测井仪器；2）所述模拟测井仪器根据所述起始测试参数生成模拟测井采集数据并发送到所述地面控制中心，地面控制中心再根据收到的所述模拟测井采集数据生成模拟测井曲线数据，在生成模拟测井曲线数据的过程中，将所述模拟测井曲线数据与所述标准测井曲线数据进行比较，计算误差，从而验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络的可靠性与准确性。

Description

网络测井模拟方法
技术领域
本发明涉及网络测井领域，特别涉及一种网络测井模拟方法。
背景技术
计算机和互联网技术的迅猛发展促进了测井数据采集、传输方式的变革。进入21世纪，以“数据共享、提供实时油藏解决方案”为主要特征的网络测井技术正在形成之中。在过去几年里，测井技术受石油勘探开发需要所推动，并借助现代电子和信息技术的新成就，发展十分迅速。网络测井作为新一代测井系统，处于研制和完善阶段。世界上一些著名的油田服务公司正在努力实现新技术的转型，斯伦贝谢、贝克阿特拉斯、哈利伯顿等从20世纪90年代末已开始研究和设计。网络化测井实现了信息的实时共享和指令的双向传递。从而突破信号传输的速度和总量的限制，对测井作业具有非常重要的意义，尤其是对于一些困难条件下的作业，如海上、沙漠以及其他恶劣环境，将会大大提高作业的效率和决策的速度。现有网络化测井系统主要包括地面控制中心、数据传输网络和井下仪器。数据传输网络包括地面收发终端和井下收发终端。如果验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络设计的可靠性与准确性，即检验测井数据的数据传输网络或者地面控制中心的软硬件设计是否正确可靠，实际测井的话，每次下井，井下仪器装配复杂，周期长，占用井口，成本高，效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种便于验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络设计的可靠性与准确性的网络测井模拟方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为:
一种网络测井模拟方法，其中包括依次连接的地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端，所述井下收发终端通过以太网总线与至少一个模拟测井仪器连接，所述模拟测井仪器中存储有标准测井曲线数据，其特征在于，该方法包括步骤如下：
1）所述地面控制中心发出起始测试参数，该起始测试参数依次通过地面收发终端和井下收发终端传输到所述模拟测井仪器；
2）所述模拟测井仪器根据所述起始测试参数生成模拟测井采集数据并发送到所述地面控制中心，地面控制中心再根据收到的所述模拟测井采集数据生成模拟测井曲线数据，在生成模拟测井曲线数据的过程中，将所述模拟测井曲线数据与所述标准测井曲线数据进行比较，计算误差，从而验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络的可靠性与准确性。
其中所述模拟测井曲线数据的生成过程具体为：
(1) 时间同步
地面控制中心和模拟测井仪器之间周期性的完成时间同步；
(2)设置初试深度和测井提升速度；
地面控制中心将初试深度和测井提升速度发送给模拟测井仪器，同时记录发送时间，并将，和三个参数同时发送到模拟测井仪器；
(3)延迟补偿
模拟测井仪器收到，和三个参数时，记录接收时间，计算参数的传输延迟，由传输延迟补偿初试深度为：
(4)计算模拟深度
时刻的模拟深度值按照如下公式计算:
(5)查询模拟测井数据
以为索引，在标准测井曲线数据的离散序列，，… ，，…，中查找与最优匹配的,并将和组成时间-数据对发送到地面控制中心，同时将和组成时间-深度对发送到地面控制中心；
(6)地面控制中心对收到的不同时刻对应的和经过处理生成模拟测井曲线。
具体的，所述模拟测井曲线数据的生成过程还可以为：
地面控制中心将初试深度和测井速度发送给井下深度模拟器；
深度模拟器收到初试深度和测井速度后，按照下式计算模拟深度值：
之后深度模拟器不断地将模拟深度值按照不同时刻等间隔取样，将取样值发送给地面控制中心，地面控制中心将发给所述深度模拟器；
深度模拟器收到后，在标准测井曲线数据的离散序列，，… ，，… ，查找到与最匹配的，并将发给地面控制中心；
地面控制中心将收到的和配对，生成模拟测井曲线数据。
优选的，所述地面收发终端为地面遥传网桥。
优选的，所述地面遥传网桥通过以太网交换机与所述控制中心连接。
优选的，所述井下收发终端为井下遥传网桥。
优选的，所述初试深度和测井提升速度可以由地面控制中心进行更改。
其中，所述模拟测井仪器包括DSP，所述DSP连接有CF Card 、SRAM、Flash、MAC；所述MAC和Flash之间连接FPGA；所述MAC还连接PHY；所述PHY和DSP之间连接时钟Clock；所述DSP用于实现程序的引导和加载执行、网络通信协议TCP/IP、外围设备的接口驱动、时间同步协议、查找标准曲线、接收和解析来自地面控制中心的命令、分段发送测井数据；所述Flash用于存放DSP的代码，供上电引导Boot；所述FPGA用于实现对所述DSP、MAC、Flash的复位、读写、时序控制功能；所述CF Card用于存放标准测井曲线的数据文件；所述SRAM用于给所述DSP的程序和数据处理提供缓存；所述MAC用于实现IEEE802.3协议；所述PHY用于实现比特流的编译码、信号的变换和收发信号；所述时钟Clock供网络同步和所述DSP获取时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明中所述模拟测井仪器根据起始测试参数生成模拟测井采集数据并发送到所述地面控制中心，地面控制中心再根据收到的模拟测井采集数据生成模拟测井曲线数据，在生成模拟测井曲线数据的过程中，将模拟测井曲线数据与标准测井曲线数据进行比较，计算误差，从而验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络的可靠性与准确性。同时也可以检测现有地面控制中心的数据处理的软硬件中的算法和软硬件设计是否正确可靠。
附图说明：
图1为本发明中网络测井模拟系统示意图。
图2为本发明中标准测井数据波形文件的逻辑结构图。
图3为本发明中模拟测井仪器的电路框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
本发明的一种网络测井模拟方法，其中包括依次连接的地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端，所述井下收发终端通过以太网总线与至少一个模拟测井仪器连接（见图1），所述模拟测井仪器中存储有标准测井曲线数据，该方法包括步骤如下：
1）所述地面控制中心发出起始测试参数，该起始测试参数依次通过地面收发终端和井下收发终端传输到所述模拟测井仪器；
2）所述模拟测井仪器根据所述起始测试参数生成模拟测井采集数据并发送到所述地面控制中心，地面控制中心再根据收到的所述模拟测井采集数据生成模拟测井曲线数据，在生成模拟测井曲线数据的过程中，将所述模拟测井曲线数据与所述标准测井曲线数据进行比较，计算误差，从而验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络的可靠性与准确性。
其中所述模拟测井曲线数据的生成过程具体为：
(1) 时间同步
地面控制中心和模拟测井仪器之间周期性的完成时间同步；
(2) 设置初试深度和测井提升速度；
地面控制中心将初试深度和测井提升速度发送给模拟测井仪器，同时记录发送时间，并将，和三个参数同时发送到模拟测井仪器；
(3)延迟补偿
模拟测井仪器收到，和三个参数时，记录接收时间，计算参数的传输延迟，由传输延迟补偿初试深度为：
(4) 计算模拟深度
时刻的模拟深度值按照如下公式计算:
(5) 查询模拟测井数据
以为索引，在标准测井曲线数据的离散序列，，… ，，… ，中查找与最优匹配的,并将和组成时间-数据对发送到地面控制中心，同时将和组成时间-深度对发送到地面控制中心；
(6)重复上述步骤，地面控制中心对收到的不同时刻对应的和经过处理生成模拟测井曲线。每一个时间点对应一个井下的深度值，每一个深度值对应一个测井数据（比如，井斜方位测井仪的曲线数据、微电阻率扫描成像测井仪的曲线数据，交叉偶极阵列声波测井仪的曲线数据，井周声波成像测井仪曲线数据，水泥胶结测井仪曲线数据、自然伽马能谱仪器曲线数据等），井下不同深度处对应的测井数据是不同的。该方式主要是基于时间生成模拟测井数据。
具体的，作为一种替代方案，所述模拟测井曲线数据的生成过程还可以为：
地面控制中心将初试深度和测井速度发送给井下深度模拟器；
深度模拟器收到初试深度和测井速度后，按照下式计算模拟深度值：
之后深度模拟器不断地将模拟深度值按照不同时刻等间隔取样，将取样值发送给地面控制中心，地面控制中心再将取样值发给所述深度模拟器；
深度模拟器收到后，在标准测井曲线数据的离散序列，，… ，，… ，查找到与最匹配的，并将发给地面控制中心；地面控制中心将收到的和配对，不断重复上述步骤生成模拟测井曲线数据。其中和均为正整数。该方式主要是基于深度值生成模拟测井数据。
所述地面收发终端为地面遥传网桥。所述地面遥传网桥通过以太网交换机与所述控制中心连接。所述井下收发终端为井下遥传网桥。
所述初试深度和测井提升速度可以由地面控制中心进行更改。如果需要改变模拟测试的深度范围或者改变测井速度，则地面控制中心将新的起始测井深度值和新的测井速度发送给模拟测井仪器或深度模拟器就可以。
如图3所示，所述模拟测井仪器包括CPU，所述CPU连接有CF Card 、SRAM、Flash、MAC；所述MAC和Flash之间连接FPGA；所述MAC还连接PHY；所述PHY和CPU之间连接时钟Clock。其中，所述DSP用于实现程序的引导和加载执行、网络通信协议TCP/IP、外围设备的接口驱动、时间同步协议、查找标准曲线、接收和解析来自地面控制中心的命令、分段发送测井数据；所述Flash用于存放DSP的代码，供上电引导Boot；所述FPGA用于对所述DSP、MAC、Flash的复位、读写、时序控制功能；所述CF Card用于存放标准测井曲线的数据文件；所述SRAM用于给所述DSP的程序和数据处理提供缓存；所述MAC用于实现IEEE802.3协议；所述PHY用于实现比特流的编译码、信号的变换和收发信号；所述时钟Clock供网络同步和所述DSP获取时间。
上述标准测井曲线是已经获得的测井曲线，具有已知的深度刻度和测量的数据。标准测井曲线用于验证网络传输、测井数据处理方法。标准测井曲线的波形数据文件存放在模拟测井仪器的存储器中。标准测井曲线不仅仅是固定的某一条波形曲线，而是指各种仪器记录的数据曲线，比如，井斜方位测井仪的曲线、微电阻率扫描成像测井仪的曲线，交叉偶极阵列声波测井仪的曲线，井周声波成像测井仪曲线，水泥胶结测井仪曲线、自然伽马能谱仪器曲线等。每条曲线存储为一个波形文件。波形文件的逻辑结构包括头信息和数据段（见图2），HDR是文件头信息，记录了曲线类型、深度间隔、数据对长度。数据与深度点逐一对应。
在生成模拟测井曲线的过程中，也不断的和标准测井曲线做比较，分析并计算误差，从而验证网络传输、地面数据处理等方法、软件、硬件的可靠性、准确性等。
如图3所示，深度模拟器和模拟测井仪器具有相同的组成结构，DSP:主要CPU微处理器，采用TMS320C6415，主频工作在600MHz。DSP功能主要是实现程序的引导和加载执行、网络通信协议TCP/IP、外围设备的接口驱动、时间同步协议、查找标准曲线、接收和解析来自地面控制中心的命令、分段发送测井数据等。Flash：外部永久性存储器，用于存放DSP的代码，供上电引导Boot。FPGA: 可编程逻辑器件，用于对DSP、MAC、Flash的复位、读写、时序控制功能等。CF Card：外面永久性存储器，用于存放标准测井曲线的数据文件。SRAM：外部易失存储器，用于给DSP的程序和数据处理提供缓存。MAC：媒质访问控制器，又叫网络控制器，主要功能是实现IEEE802.3协议。PHY：物理层接口器件，实现比特流的编译码、信号的变换、网线上收发信号等功能。Clock：时钟计数器，供网络同步和DSP获取时间。
数据处理的基本流程也相同，具体如下:
(1) 上电后，模拟仪器的DSP先从Flash读取要运行的程序代码，到DSP片内存储器，并开始运行，包括初始化网络控制器MAC、存储卡CF Card。DSP设置Clock的计数从0开始，并启动时间同步任务，时间同步任务周期性地与地面控制中心的计算机实现时间同步。DSP启动网络服务程序等待地面控制中心发出通讯连接的请求。
(2) 地面控制中心向井下模拟仪器发出建立连接的请求,并将待模拟的仪器类型、初始参数发给井下模拟仪器。井下模拟仪器的DSP接收建立连接请求，接收初始参数.
(3) 井下模拟仪器DSP根据初始参数和时间延迟，补偿起始深度，按照指定的采样间隔从指定的模拟类型对应的标准曲线，逐一读取数据段，每个数据段打上时间戳，并发送到地面控制中心。
(4) 地面控制中心不断地接收井下模拟仪器DSP发送的带有时间戳的数据段，与地面的深度时间融合，最终生成模拟测井曲线数据。
本发明以标准测井曲线作为基准，利用给定的测井速度和精确的时间，计算出深度值，再由深度值作为索引，查询标准测井曲线获得测井数据，将时间-深度，时间-数据通过网络发送给地面控制中心，用于测试网络传输和数据处理。从应用上讲，就是用简单的嵌入式硬件和软件模拟测井的数据发生，减少了实测开销（如果实际测井的话，每次下井，仪器装配复杂 周期长，占用井口，成本高），提高了工作效率。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以做出各种修改或改型。

Claims (7)

1.一种网络测井模拟方法，其中包括依次连接的地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端，所述井下收发终端通过以太网总线与至少一个模拟测井仪器连接，所述模拟测井仪器中存储有标准测井曲线数据，其特征在于，该方法包括步骤如下：
1)所述地面控制中心发出起始测试参数，该起始测试参数依次通过地面收发终端和井下收发终端传输到所述模拟测井仪器；
2)所述模拟测井仪器根据所述起始测试参数生成模拟测井采集数据并发送到所述地面控制中心，地面控制中心再根据收到的所述模拟测井采集数据生成模拟测井曲线数据，在生成模拟测井曲线数据的过程中，将所述模拟测井曲线数据与所述标准测井曲线数据进行比较，计算误差，从而验证现有地面控制中心、地面收发终端和井下收发终端构成的测井数据处理和传输网络的可靠性与准确性；
所述模拟测井曲线数据的生成过程具体为：
(1)时间同步
地面控制中心和模拟测井仪器之间周期性的完成时间同步；
(2)设置初试深度和测井提升速度
地面控制中心将初试深度和测井提升速度发送给模拟测井仪器，同时记录发送时间ts，并将和ts三个参数同时发送到模拟测井仪器；
(3)延迟补偿
模拟测井仪器收到和ts三个参数时，记录接收时间tr，计算参数的传输延迟tΔ＝tr-ts，由传输延迟补偿初试深度为：
(4)计算模拟深度d
t时刻的模拟深度值d(t)按照如下公式计算:
(5)查询模拟测井数据
以d(t)为索引，在标准测井曲线数据r＝f(d)的离散序列(d1，r1)，(d2，r2)，…，(di，ri)，…，(dn，rn)中查找与d(t)最优匹配的r,并将r和t组成时间-数据(t，r)对发送到地面控制中心，同时将t和d组成时间-深度(t，d)对发送到地面控制中心；
(6)地面控制中心对收到的不同时刻对应的(t，r)和(t，d)经过处理生成模拟测井曲线r′＝f′(d′)。
2.根据权利要求1所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述模拟测井曲线数据的生成过程具体为：
地面控制中心将初试深度和测井速度发送给井下深度模拟器；
深度模拟器收到初试深度和测井速度后，按照下式计算模拟深度值
之后深度模拟器不断地将模拟深度值按照不同时刻等间隔取样，将取样值di发送给地面控制中心，地面控制中心将di发给所述深度模拟器；
深度模拟器收到di后，在标准测井曲线数据的离散序列(d1，r1)，(d2，r2)，…，(di，ri)，…，(dn，rn)查找到与di最匹配的(di，ri)，并将ri发给地面控制中心；
地面控制中心将收到的di和ri配对，生成模拟测井曲线数据。
3.根据权利要求2所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述地面收发终端为地面遥传网桥。
4.根据权利要求3所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述地面遥传网桥通过以太网交换机与所述控制中心连接。
5.根据权利要求2所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述井下收发终端为井下遥传网桥。
6.根据权利要求1所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述初试深度和测井提升速度可以由地面控制中心进行更改。
7.根据权利要求1所述的网络测井模拟方法，其特征在于，所述模拟测井仪器包括DSP，所述DSP连接有CF Card、SRAM、Flash、MAC；所述MAC和Flash之间连接FPGA；所述MAC还连接PHY；所述PHY和DSP之间连接时钟Clock；
其中，所述DSP用于实现程序的引导和加载执行、网络通信协议TCP/IP、外围设备的接口驱动、时间同步协议、查找标准曲线、接收和解析来自地面控制中心的命令、分段发送测井数据；所述Flash用于存放DSP的代码，供上电引导Boot；所述FPGA用于实现对所述DSP、MAC、Flash的复位、读写、时序控制功能；所述CF Card用于存放标准测井曲线的数据文件；所述SRAM用于给所述DSP的程序和数据处理提供缓存；所述MAC用于实现IEEE802.3协议；所述PHY用于实现比特流的编译码、信号的变换和收发信号；所述时钟Clock供网络同步和所述DSP获取时间。
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