基于Labview的脈沖場(chǎng)源發(fā)射采集的實(shí)驗(yàn)室模擬研究

鐘超 王軍民(長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢430100)

基于Labview的脈沖場(chǎng)源發(fā)射采集的實(shí)驗(yàn)室模擬研究

鐘超 王軍民(長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢430100)

過(guò)套管電阻率測(cè)井在剩余油監(jiān)測(cè)中起著重要的作用，在方法的選擇中，由于瞬變電磁法對(duì)電性層的反映更靈敏，在井中使用大功率的脈沖場(chǎng)源是很好的選擇，為了使脈沖場(chǎng)源在下井的過(guò)程中方便控制發(fā)射，在實(shí)驗(yàn)室模擬是有必要的。基于圖形化編程軟件Labview做上位機(jī)，以單片機(jī)的嵌入式作為下位機(jī)，通過(guò)串口控制大功率脈沖場(chǎng)源的發(fā)射，實(shí)時(shí)調(diào)控反映充放電時(shí)間、電壓等各項(xiàng)參數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證了該方案的可行性，為下井做好了鋪墊。

瞬變電磁法；脈沖場(chǎng)源；Labview；串口通信

過(guò)套管電阻率測(cè)井對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)井的剩余油動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中能提供直接參考依據(jù)，在眾多的電磁方法中，時(shí)間域電磁勘探方法具有分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)和生產(chǎn)成本低廉等特點(diǎn)，特別是瞬變電磁法（TEM）對(duì)電性層的反映更靈敏，是勘探階段進(jìn)行構(gòu)造的含油氣性預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行油氣藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的首選方法。在井中使用大功率的脈沖場(chǎng)是很好的選擇，為了能夠在井中順利的進(jìn)行，在實(shí)驗(yàn)室模擬脈沖場(chǎng)源的控制發(fā)射顯得極為必要，方案使用了圖形化編程語(yǔ)言Labview，通過(guò)串口控制大功率脈沖場(chǎng)源的發(fā)射，實(shí)時(shí)調(diào)控反映充放電時(shí)間、電壓等各項(xiàng)參數(shù)，驗(yàn)證了方案的可行性。

1　系統(tǒng)原理

瞬變電磁法也稱時(shí)間域電磁法（Time domain electromagneticmethods），簡(jiǎn)稱TEM。瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發(fā)射線圈加以脈沖電流，產(chǎn)生一個(gè)瞬變的電磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)垂直發(fā)射線圈向兩個(gè)方向傳播，基本原理就是電磁感應(yīng)定律。利用不接地回線或接地線源向地下發(fā)射一次脈沖磁場(chǎng)，在一次脈沖磁場(chǎng)間歇期間，利用線圈或接地電極觀測(cè)二次渦流場(chǎng)。該方法具有分辨能力強(qiáng)、工作效率高等特點(diǎn)。大功率脈沖場(chǎng)源基于這一原理設(shè)計(jì)，脈沖場(chǎng)源結(jié)構(gòu)包括電源、轉(zhuǎn)換接頭、電源轉(zhuǎn)換模塊、變壓模塊、整流模塊、充放電開(kāi)關(guān)、電容組、線圈，這樣就可以在套管井中實(shí)現(xiàn)大功率脈沖磁場(chǎng)的激發(fā)。場(chǎng)源結(jié)構(gòu)如下圖所示：

Labview是功能強(qiáng)大且靈活的軟件，具有開(kāi)發(fā)周期短，模塊化兼容性好，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，Labview中的VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/0應(yīng)用程序接口采用面向?qū)ο缶幊蹋脩艨捎靡粋€(gè)API控制包括VXI、GPIB及串口儀器在內(nèi)的不同種類的儀器。編寫的VISA接口程序，當(dāng)外部設(shè)備變更時(shí)，只需要更換幾個(gè)程序模塊即可使用，簡(jiǎn)單方便而且開(kāi)發(fā)效率高。利用VISA節(jié)點(diǎn)進(jìn)行串行通信，為了方便用戶使用，LabVIEW將這些VISA節(jié)點(diǎn)單獨(dú)組成一個(gè)子模塊，共包含8個(gè)節(jié)點(diǎn)，分別實(shí)現(xiàn)初始化串口、串口寫、串口讀、中斷以及關(guān)閉串口等功能。

2　系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)思路

在實(shí)驗(yàn)室中，將線圈置于鋼套管中模擬井中環(huán)境，通過(guò)設(shè)計(jì)好的上位機(jī)軟件調(diào)控好充放電時(shí)間及電壓，通過(guò)串口通信下位機(jī)控制盒，控制盒中完成對(duì)脈沖場(chǎng)源的發(fā)射，在設(shè)置好的時(shí)間之內(nèi)，同樣是控制盒下達(dá)采集命令，上位機(jī)完成采集，生成相應(yīng)波形文件，并存儲(chǔ)。結(jié)構(gòu)示意圖下所示：

運(yùn)用Labview做的上位機(jī)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境，可以很好地控制脈沖場(chǎng)源的充放電時(shí)間及電壓，結(jié)合采集模塊，將脈沖曲線反映到上位機(jī)中，更加直觀明了，為儀器下井做好了鋪墊。

3　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室的模擬，通過(guò)對(duì)波形文件的分析，Labview上位機(jī)程序可以很好地完成大功率脈沖場(chǎng)源的發(fā)射和采集，實(shí)驗(yàn)?zāi)M驗(yàn)證了其理論可行；此外，也在湖北某油田的項(xiàng)目中發(fā)揮了作用，進(jìn)一步證明了該方案是可行的。

［1］王軍民.大功率井中瞬變電磁場(chǎng)源研究［D］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2008.

［2］宋汐瑾.生產(chǎn)井瞬變電磁探測(cè)理論與方法研究［D］.西安：西安石油大學(xué)，2012.

［3］劉君華.基于Labview的虛擬儀器設(shè)計(jì)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003.

［4］程學(xué)慶.Labview圖形化編程與實(shí)例應(yīng)用［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

鐘超(1989-),男，湖北十堰人，漢族，長(zhǎng)江大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)在讀研究生，電磁勘探方向。