成像测井

成像测井（精选九篇）

成像测井 篇1

关键词：成像测井技术,油气勘探与开采,技术应用

测井技术的发展已经经历了五个阶段,在不断发展的过程中已经趋于成熟,其发展主要分为半自动化测井技术-全自动测井技术-数字测井技术-数控测井技术-成像测井技术,五个阶段,每一阶段技术的发展,都是在前一技术的基础上进行的改进,如今成像测井技术正逐步的取代数控测井技术。

1 成像测井技术的研究与发展

(1)我国测井技术研究。我国早已经进入到油气勘探与开发的新阶段,我国测井技术的应用进程与国外测井技术的应用进程基本一致,在面对地质条件更为复杂的情况时,对油气的开采要求也就更高,油气储层的结构复杂、钻井的深度比较深,而且钻井形态又分为大斜度井、水平井以及丛式井,这样的开采条件促使着测井技术的不断发展,测井技术需要提高自身的分辨率、提高精准度,完善自身的功能以及配套设施等,来满足油气勘探的需求。

(2)测井技术的发展。测井技术的不断发展带动着测井服务功能的发展,并提高了测井技术的服务水平,随着计算机技术的发展,测井技术也发生了质的飞跃,由简单的电极电法发展到声波测井,由核测井发展为核磁共振测井,同时原来的一维测井也经过逐步的发展成为了三维测井。

目前侧近技术已经是油气勘探与开发工作中不可或缺的技术之一,该技术的应用范围也在不断地扩大,成像测井技术以及高分辨率测井等的开发,极大程度上完善了测井技术的服务功能,提供了更高分辨率、准确性更高的信息。

2 成像测井技术的具体分类

(1)核磁共振技术。核磁共振成像测井技术可以准确的区分岩层储层空隙成分,包括比较复杂的自流体孔隙度、粘土束缚水空隙度等,该成像技术主要利用自由感应衰减法、CPMG法(CPMG脉冲序列法)、反转恢复法以及自足回波法来测量核磁弛豫,其中自由感应法的工作原理是测量温度,该方法是最为简单的测量办法,在应用的过程中要求极化的时间要长,测井的速度慢,在实际的应用过程中,操作不够便捷,而CPMG法进行温度测量,可以有效的消除因为扩散造成的误差,提高测量的准确性以及信噪比。其中反转恢复方法主要是测量纵向弛豫时间。

(2)声波技术。该技术的开发与应用,主要是由于尤其勘探与开发的环境条件,勘探与开发油气的工序更加的复杂,油气储存的位置更加隐蔽,这样的勘探环境需要充分了解油气储存位置的各个方面的特性,这对成像测井技术的要求也就更高。

在这样的需求下,声波成像测井技术便得到了进一步的发展,该技术具有较高的分辨率与准确率,同时其信息的数量得到了极大的改善与提高,经过不断地改进,声波成像测井技术已经具备了信息多、数据传输的速度快、处理软件先进等特点。主要应用在以下方面:评价固井的质量、有效识别岩性、正确的评价裂缝、检测套管损伤情况、分析机械设备的特性等。目前,声波成像测井技术在应用时,主要使用的仪器有CBIL超声波仪器,CAST-V超声波仪器、UBI-U超声波仪器等。

(3)电成像测井技术。电成像测井技术主要由地层电阻率扫描、阵列传感、方位传感等成像测井技术构成,其中地层电阻率扫描是电成像测井技术中重要的一种,当其在运行时,主要是利用电极板来安装小电极,其工作原理是小电极与井壁接触的一瞬间,记录数据信息,当电极与岩石相互触碰时,会对电极板上的电流造成一定的影响,影响着电流的传输,当电流发生变化时,则会影响电阻率变化,最终实现井壁成像。

其中阵列感应仪器是在合适的间距与线圈实现聚焦,这一技术是在几何因子理论基础上形成并发展的,可以使电流在一定的范围内实现作用,最终达到准确测试技术系统的作用。

方位成像技术中设置12个电极,并且电极张开的角度均为30°,这12个电极在井周围360°方位的范围内进行覆盖,这样的覆盖方法可以非常方便的将这12个方向的定向阻率检测出来,利用电阻率数据信息得出井下成像。

3 成像测井技术在油气勘探与开采中的应用

(1)成像测井技术应用于裂缝系统的分析。裂缝的形成主要是由于岩石破裂造成的,或者是由于应力释放造成的,通常情况下,裂缝是在岩层比较脆弱的部位发育的,在进行油气勘探与开采的过程中,需要对裂缝系统进行有效性分析,准确的判断裂缝系统,经过实践表明,采用斯通利波分析法、声波成像测井技术以及电成像测井技术相结合的办法,可以起到显著的效果。通常情况下,单一的裂缝系统可以直接以正弦曲线图像的形式呈现出来,其与层理面或者层面最大的区别如下:层理面或者层理主要是把正弦曲线旁的岩性突变情况充分的表现出来,然而裂缝系统、层理面、层面有着自己的角度,则可以充分的表现正弦曲线两旁的岩性的连续性。

(2)成像测井技术可以识别岩石的性质。在勘探油气前,要做好岩性的研究,在这一过程中,通常采用的是钻井的办法,但是传统钻井手段不仅需要投入较大的成本,还极易破坏岩层的原本结构,使得开采出来的岩石样本的可利用性差,而成像测井技术在进行岩性的识别过程中,只需要花费很少的成本,便可以获得井下岩石的具体构成情况,成像测井技术可以在成像的过程中,对泥浆、砂砾等岩性进行准确的分析。

对现代岩石的发展里程进行研究,可以充分的了解岩石的结构、岩石的性能以及地应力等,这一研究对岩石的大规模利用具有重要的意义,岩石的利用不管是开采,还是运用与建筑,都需要加强对岩石性质的了解,若没有充分的了解岩性,则极有可能造成井眼坍塌问题,当岩石张力的强度过大时,在地层中便会出现裂缝,成像测井技术是在原有的技术基础上,实施了新的办法以及新技术,计算机技术以及科学仪器的发展,给成像测井技术的发展,创造了更加宽广的应用前景,成像测井技术在应用过程中,所使用的仪器也在朝着综合化以及网络化的方向发展,以满足油气勘探与开发作业的需求,同时网络化的测井技术还可以实现数据共享与控制。

4 结语

成像测井技术的发展,在一定程度上扩展了测井技术的应用范围,该技术的测试方法与测试的质量,与传统的测井技术相比,具有较高的准确性与普适性。目前成像测井技术已经被广泛应用在复杂地质条件下的油气勘探与开采,而且成像测井技术还在不断地发展着。

参考文献

[1]陈琼,王伟,葛辉.成像测井技术现状及进展[J].国外测井技术,2007(03).

[2]吴鹏程,陈一健,杨琳,戢俊文.成像测井技术研究现状及应用[J].天然气勘探与开发,2007(02).

[3]张海博,郭海敏,戴家才,方丽,付海燕,邓瑞,胡海川,杜武军.流动成像测井技术的现状与发展[J].石油仪器,2007(06).

[4]周彦群,王喜鑫,鹿昊,沈宏图,马金江,荣宇.成像测井技术的研究现状与展望[J].当代化工,22014(05).

成像测井 篇2

基于成像测井技术的裂缝储层综合评价

应用微电阻率扫描成像(EMI)及交叉式偶极子阵列声波(XMAC)测井技术,对肇源油田的裂缝发育状况和古水流方向进行了预测;同时结合构造应力场有限元模拟法,研究了临江油田双30区块裂缝发育状况,并用有限元法模拟了双30区块现今的构造应力场,预测了裂缝的分布.结果表明,应用成像测井技术可指导裂缝储层开发方案编制.

作 者：王美珍 杨凯 王树彬 唐振国 马春波 WANG Mei-zhen YANG Kai WANG Shu-bin TANG Zhen-guo MA Chun-bo  作者单位：王美珍,WANG Mei-zhen(大庆油田有限责任公司,油藏评价部,黑龙江,大庆,163453)

杨凯,王树彬,唐振国,马春波,YANG Kai,WANG Shu-bin,TANG Zhen-guo,MA Chun-bo(大庆油田有限责任公司,第十采油厂,黑龙江,大庆,163315)

刊 名：大庆石油学院学报  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF DAQING PETROLEUM INSTITUTE 年，卷(期)： 30(6) 分类号：P631.8 关键词：裂缝   古水流方向   井网部署   EMI   XMAC  

超声成像测井图像卷筒形成算法研究 篇3

关键词：超声测井图像,卷筒图像,井壁细节

1 引言

超声成象测井具有图像直观、全井眼覆盖、适用范围广、操作方便等优点, 不仅可在裸眼井中反映井眼几何形状, 识别裂缝、孔洞、层理等, 还能够在下套管井中检查射孔质量、分析套管损坏以及评价固井质量。测井图像卷筒就是利用回波幅度图像和井径图像, 显示井眼的立体形状, 即井柱。井柱大小由井径图像数据确定, 显示的井柱图像某点的灰度由图像对应点的幅度值给出。为了全面地描述井眼, 需要两个井柱, 每个井柱各显示180度的井眼柱面, 井柱显示的起始方位可任意确定。由于裂缝、孔洞、接箍等均会引起井径的变化, 显示的井柱也会相应的变化。因此图像卷筒可十分直观地显示井眼 (井壁) 的几何形状, 对井况的解释有很大的帮助。

2 图像卷筒形成算法

对于成像测井第k行扫描数据

[A (k, i) , R (k, i) , i=1, 2, ...N], 根据选择的起始方位来确定这一行中的起始点P, 那么从P往前N/2个点 (含P点) 的R (k, i) 确定正面井柱的大小, 往后另N/2点R (k, i) 和A (k, i) 将确定反面井柱的大小和对应位置上的像素的灰度。由于圆柱体水平剖面在二维图形中就是椭圆, 因此某回波反射点的井径值R (k, i) 反映出的井柱的大小, 其位置就由椭圆上的坐标点 (xki, yki) (相对于井下仪器中心为圆心的坐标值) 来表示, 即有:

K为椭圆长短轴之比, θi为井壁回波反射点i点与参考起点间的夹角, R (k, i) 为该点的井径。在该位置 (xki, yki) 点上显示该点反射回波声幅的灰度值A (k, i) 。当i从1变化到N时, 就完成了第k行数据的处理与显示。对所感兴趣区域的幅度图像和井径图像逐行处理, 就可得到两个井柱卷筒图像, 各显示了180度的井壁情况。由于涉及大量重复的三角函数运算, 在处理模块中可以预先存储一个三角函数数据表, 处理时直接查表, 从而避免大量的重复计算。

3 测试结果

图1是对实际超声成像测井数据在没有进行时间异值数据剔除时生成的卷筒图像。其中图2是对实际超声成像测井数据进行了时间异值数据剔除后生成的卷筒图像, 很好地反映了井筒立体的形状。

4 结语

本文将井壁超声回波图像转换为卷筒图像, 实现了对井壁的数据立体成像。该方法很好地对井壁的数据生成了立体井柱, 这对于提高超声测井图像的解释具有显著的效果。

参考文献

[1]庞巨丰等.测井原理及仪器[M].北京:科学出版社, 2008.

[2]Gonzalez R C, Woods P E.数字图像处理[M].北京:电子工业出版社, 2002.

[3]范斐, 庞巨丰, 徐佳, 董兰屏, 王迎辉.井周声波成像测井仪原理与应用[J].计量与测试技术, 2009.

成像测井 篇4

微电阻率扫描成像测井在火成岩岩性识别中的应用

根据薄片资料,将研究区块不同岩性典型岩石对应的FMI图象作为模板,得到典型岩石的.微电阻率扫描成像测井图象特征,再总结出这些图象特征,用以指导其他井段的岩性识别.

作 者： 作者单位： 刊 名：国外测井技术 英文刊名：WORLD WELL LOGGING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(5) 分类号：P631 关键词：火成岩   FMI   岩性识别   薄片  

成像测井 篇5

关键词：VC++6.0,电阻率二维图像绘制,灰度图

1 结构体BITMAPINFO的定义

typedef struct tagBITMAPINFO{

BITMAPINFOHEADER bmiHeader;

RGBQUAD bmiColors;

}BITMAPINFO,*PBITMAPINFO;

BITMAPINFO有两个结构体类型的成员变量BITMAPINFOHEADER bmiHeader和RGBQUAD bmiColors,其中BITMAPINFOHEADER用来指明位图的头信息,bmiColors用来指明绘制位图的颜色信息。只要将bmiHeader和bmiColors赋予正确的值,就能构建一幅完整的位图,电阻率的二维灰度图就绘制成功了。

2 测井数据转化为颜色值

因为电阻率的数据范围比较大,可能从0.1变化到9999,所以如果用256种颜色,对电阻率数据进行刻度,可能会出现大段范围的电阻率值为同一种颜色,不便进行观察和分析,为了避免这种情况的出现,需对测井数据讲行对数刻度:

pData中存放转化后的颜色值对应的索引,DataArrayImage中存放读入的电阻率值,m＿datatomaxcolor指最大的电阻率值对应的颜色值,m＿datatomincolor指最小的电阻率值对应的颜色值

3 BITMAPINFOHEADER和RGBQUAD进行赋值

Olorinterval等于总颜色数(256)除以用户用来设定的颜色种类数

4 电阻率二维灰度图的绘制

利用函数StretchDIBits绘制二维灰度图,其定义如下:

运行结果部分截如图:

5 结论

本文主要介绍了一种利用VC++中的类来实现灰度图绘制的方法,方法简便容易实现,程序简便,并完美的实现了灰度图的绘制是这一方法的优势,可以应用到测井软件的开发中。

参考文献

[1]唐海全,邵才瑞,李洪强随钻测井曲线无闪烁绘制技术。测井技术第34卷第5期2010年10月

成像测井在车66砂砾岩体中的应用 篇6

近年来, 在车镇凹陷发现了车66高压含油砂砾岩体, 该砾岩体主要为奥陶系的灰岩砾石组成, 电阻高, 常规测井无法准确解释。成像测井 (FMI) 具有很高的采样密度和纵向分辨率, 所得图象可以直观地显示井壁地层的微细变化, 对组成地层的岩石类型、岩石结构、沉积构造、裂缝等特征可以进行精细描述。

2 成像测井 (FMI) 原理

地层微电阻率扫描成像测井是一种重要的井壁成像方法, 它利用多极板上的多排钮扣状的小电极向井壁地层发射电流, 由于电极接触的岩石成分、结构及所含流体的不同, 由此引起电流的变化, 电流的变化反映井壁各处的岩石电阻率的变化, 据此可显示电阻率的井壁成像。

3 应用实例分析

3.1 沉积相上的应用

由FMI图像特征, 可以识别出地层中的层理、断层、结核、砾石及地层胶结状况等。泥岩地层中发育包卷层理、水平层理和滑塌变形构造等, 可有效的指示沉积环境。

从以往车西地区的成像测井资料对比和车660等井的取心标定情况看 (图1、图2) , 车66砂砾岩地层中发育块状层理、交错层理和冲刷充填构造, 泥岩及粉砂岩中还可见水平和块状层理 (图3、图4) 。

泥岩颜色为深灰色和褐灰色的还原色调, 部分井段还含有黄铁矿颗粒 (图5) , 从成像资料上也能很容易的看出, 该特征指示沉积环境为水体较深的还原环境。

从成像资料分析的岩性情况和层理情况, 结合区域上大的沉积环境, 就可以对井区的沉积微相进行划分, 进而推测油气的有利发育相带以及有利储层的发育区域。

车66井区在沙三下处于沉降洼陷中心部位, 沉积整体上以深水沉积为主。从FMI成像特征看, 沙三下及沙四段有三期大的下粗上细正旋回, 旋回顶部发育水平层理的泥质岩类, 反映沉积时水体深、能量弱。旋回下部为粗粒序的砾石, 具一定的磨圆, 且冲刷面发育, 显示了经过较长距离的搬运, 水体能量较强, 颗粒分选差, 显示出一种快速堆积的特征。从FMI成像测井分析认为, 车66沙三下砾岩体为多期叠加的重力流。

通过该结果分析的车66井区的沉积相与其他地质资料分析而来的结论相同, 车66油层段砾岩体属于滑塌浊积扇体, 该结论为车66井区乃至整个车西洼陷的沙三下砾岩体勘探指明了方向。

3.2 储层方面的应用

3.2.1 确定储层储集空间类型, 为储层评价提供依据

从岩心资料看, 主要存在碳酸盐岩储集体和砂岩储集体两种类型。碳酸盐砾岩储集体储集空间类型为孔隙、裂缝型, 孔隙主要有原生孔隙和次生孔隙, 次生孔隙主要包括溶蚀孔隙、溶蚀微孔。裂缝主要有高导缝、微裂缝、砾缘溶蚀缝等。砂岩储集体储集空间类型主要为孔隙型, 次为裂缝。孔隙主要为原生孔隙。裂缝主要为高角度裂缝。

通过岩心资料对FMI成像资料的标定, 车66井区储集空间以孔隙和裂缝性为主。裂缝主要为高导缝, 且部分被充填或溶蚀而出现残余溶孔状, 部分连通溶蚀孔洞而改善储层, 孔洞多为分散的星点状或串珠状。孔隙主要有原生孔隙和次生孔隙, 次生孔隙主要包括溶蚀孔隙、溶蚀微孔。裂缝主要有高导缝、微裂缝、砾缘溶蚀缝等。

从电镜资料看, 微孔隙大小在3-16μm、微裂缝宽度在2μm左右。岩芯常规分析表明孔隙度一般为4-8%, 最高达13.7%。与标定后的成像显示相吻合。

高角度的裂缝多为网状结构, 与砾石间的薄层砂岩相沟通, 构成了车66砂砾岩体的流体疏导网络。

3.2.2 裂缝及孔洞的定量评价, 为储层优劣划分提供了重要依据

FMI资料提供的缝洞参数定量分析成果图, 能定量地展示出裂缝密度、裂缝长度、裂缝水动力宽度、裂缝平均宽度、裂缝孔隙度等计算结果, 为储层整体定量评价提供了重要依据。

如车66井裂缝密度小于2条/米, 主频为0.12条/米;裂缝长度为1-4米/米2, 主频为3.8米/米2;裂缝宽度在0.020-0.060厘米左右, 主频在0.013厘米;裂缝水动力宽度在0-0.1厘米, 主频在0.002厘米;裂缝孔隙度小于0.01%。

从数据看看出, 裂缝孔隙度很低, 砾缘缝对孔洞连通具有一定作用。裂缝发育带在4323.0-4329.0米, 4350.0-4356.0米, 4409.0-4412.0米、4442.0-4446.0米、4492.0-4494.0米。对4301.03-4556.18米测试获得油131t, 气11662m3。

车66井区砂砾岩体孔隙度一般在2-5%, 渗透率在3-6×10-3um2, 对于砂砾岩体油气藏, 常规的物性分析已经不具有实际意义, 裂缝及孔洞的定量评价, 成为储层优劣评价划分的一个重要依据。

摘要：本文从成像测井在沉积相、储层评价方面, 利用其在车66砂砾岩体中的应用, 进行了探讨, 为今后该类油气藏的评价提供借鉴意义。

关键词：成像测井 (FMI) ,砂砾岩体,储层评价

参考文献

[1]李家贵, 孙杰, 等.2006年车西地区勘探成果总结及下步部署意见, 2006 (内部资料) [1]李家贵, 孙杰, 等.2006年车西地区勘探成果总结及下步部署意见, 2006 (内部资料)

[2]张树东.FMI成像测井在网状裂缝评价中的应用.石油测井新技术适用性典型图集, 2001, 10[2]张树东.FMI成像测井在网状裂缝评价中的应用.石油测井新技术适用性典型图集, 2001, 10

电成像测井在储层解释中的应用实践 篇7

1 电成像测井对火成岩结构及构造的识别

1.1 火成岩结构

火成岩结构是岩石的形态特征、结晶程度、颗粒大小及物质与物质的关系性。现采用岩芯图像、手标本及镜下鉴定可识别出16种结构, 而经成像图仅能识别6种结构。本章节着重介绍下列四种。

1.1.1从宏观层面来讲, 熔岩结构为未表现出粒度特征的少斑结构、斑状结构、交织结构, 且图像显示出的三种结构差异性较小。图像整体由低阻暗色、高阻或特高阻亮色组成, 且多表现出块状构造及流纹构造。若岩石的晶屑、岩屑或矿物颗粒成份偏大, 则对应的图像便会形成斑点效应。

1.1.2熔接结构的图像由黑色低阻条纹椭圆形斑点、中低阻橙色火山灰流及高阻亮色晶屑、岩屑组成。高阻亮色晶屑及岩屑的平均值为5cm-10cm, 具有方向性排列及压扁拉长的特征。黑色低阻条纹是切割岩石的裂缝, 而椭圆形斑点为杏仁构造及气孔。

1.1.3火山碎屑结构由中低阻暗色凝灰及高阻亮色角砾交织组成。高阻亮色角砾的主体粒径为10mm-50mm, 且表现出棱角清晰、混杂堆积、颗粒间相互支撑及不具磨圆的特征。若碎屑粒度<2.0mm及含量>50%, 则为凝灰结构。

1.1.4隐爆角砾结构由暗色椭圆形斑点、亮色高阻条纹、高阻亮色角砾、中低阻橙色基质组成。高阻亮色角砾的均值为10cm-20cm。亮色条纹为岩汁侵入条带。椭圆形斑点为气孔。

1.2 火成岩构造

火成岩构造为火成岩内矿物集合体与岩内各组成部分间或不同矿物集合体间以排列充填方式组成的岩石特征。现电成像测量资料共能识别出6种火成岩结构, 即:

1.2.1流纹构造为中低阻基质明暗相间分布及由1组-n组 (n≥2, 为整数) 与等距正旋线或抛物线类似的线条组成流纹面。

假流纹构造由高阻亮色晶屑、岩屑及中低阻基质组成。高阻亮色晶屑及岩屑具有方向性排列及成层明显的特征, 具体由1组-n组 (n≥2, 为整数) 与等距正旋线或抛物线类似的线条组成假流纹面。

1.2.3变形流纹构造由橙色基质、中/低阻暗色井眼扩径组成。中/低阻橙色基质以明暗相间方式分布, 并与等距似抛物线共同组成流纹面。黑色低阻条纹对流纹面进行切割。椭圆形斑点的局部为气孔。

1.2.4块状构造由高低组基质组成。

1.2.5气孔构造由散乱分布的暗色斑点、橙色基质、中/低阻暗色近垂直条纹组成。基质内呈散乱状态分布的暗色圆形、椭圆形斑点均为直径为0.3cm-1cm的气孔。

1.2.6杏仁构造由中低阻橙色基质组成。基质内呈散乱状态分布的亮色或暗色圆形、椭圆形的斑点为杏仁构造。亮色或暗色中心表现为双色套环特征。

2 裂缝参数的定量计算

此火成岩储层的孔隙以裂缝、溶蚀孔隙及原生气孔为主要类型。裂缝与各类孔隙空间连通, 并形成双孔隙介质储层。该类储层的原生孔隙度并不大, 且裂缝的发育状况对储层的质量起决定性的作用。电成像测井资料对识别储层裂缝及对裂缝参数进行定量计量具有重要的作用。若以电成像测井资料来对裂缝孔隙度进行定量计算, 则要求此裂缝为拾取裂缝, 由此判断裂缝的有效性及真伪性, 并对裂缝的长度、宽度、面孔率及密度进行定量计算。该步骤的难点如何判定裂缝的有效性及计算裂缝的宽度。判断裂缝有效性的基础为以电成像测井来识别裂缝, 及以偶极子横波测井资料及以裂缝性地层斯通利波的地层流度、快慢横波的差异性为依据对裂缝的有效性进行评价。裂缝宽度是使用裂缝参数计算公式进行计算。裂缝宽度及裂缝面孔率的计算公式分别为:

式中, W——裂缝宽度;A——电导率异常面孔率;Rxo——浅侧向或微球聚焦电阻率;Rm——钻井液电阻率;a、b——系数;L——裂缝长度;H——计算窗长;D——井径。

3 结语

实践证实, 该深层天然气勘探区岩性储层对电成像测井资料的应用表现出较好的效果, 且应用电成像测井资料对裂缝的识别及裂缝参数的定量计算能为及时发现储层提供可靠的依据及线索。可见, 对电成像测井的应用研究具有现实意义。

摘要：电成像测井作为新型的成像测井技术, 能为及时发现储层提供可靠的依据及线索。本文结合实际案例, 浅析储层解释对电成像测井的应用。

关键词：电成像测井,储层解释,火成岩结构

参考文献

[1]刘行军, 谢刚, 吴建华, 龚爱华, 李兴文.电成像测井在苏里格气田勘探开发中的应用[J].中国石油勘探, 2013, 05:35-44.

[2]崔维平, 杨玉卿, 李俊良, 张聪慧.电成像测井在珠江口盆地西部沉积相研究中的应用[J].石油天然气学报, 2012, 03:89-95+166-167.

[3]李晓辉, 周彦球, 缑艳红, 王玉华, 姜宝彦.电成像测井孔隙度分析技术及其在碳酸盐岩储层产能预测中的应用[J].吉林大学学报 (地球科学版) , 2012, 04:928-934.

成像测井 篇8

阵列感应成像测井仪主要由前置放大器短节数据采集短节、线圈系短节、发射电路短节组成[1]其特点是阵列式线圈结构精密复杂;线圈输出信号微弱 (nV级) 、对模拟电路信噪比要求较高;模数转换的精度高, 数据处理量大;多高主频DSP协同工作, 控制逻辑复杂。这些特性决定了MIT测井仪的制造和维修必须借助于专业化的设备进行检测和调试才能高质量和高效地进行, 该设备即为阵列感应成像测井仪调试台架。

1 阵列感应成像测井仪调试台架的系统设计

阵列感应成像测井仪调试台架是一个高度专业化的电子系统。为了能够有效利用PC机强大的硬、软件资源和嵌入式系统良好的实时控制性能, 该仪器调试台架采用主从式系统架构[2]。嵌入式前端机和主机通过以太网互联, 二者协同完成阵列感应成像测井仪的调试。调试台架对阵列感应成像测井仪调试和诊断分为三个层次:

1.1 MIT测井仪线圈的调试

MIT探测器为阵列化的结构, 由1个发射线圈和8组 (每组由一个主线圈和一个辅助线圈组成) 接收线圈[3]组成, 这17个线圈经过复杂的工艺安装在一根长铜管上, 为提高生产效率和仪器信号质量, 必须在安装前对这些线圈进行测试。线圈的测试完全模拟线圈在实际仪器中的工作状态, 根据其响应信号评估其特性。

1.2 MIT测井仪线圈系的调试

MIT测井仪线圈系调试主要是完成各组线圈及发射电路、前放和带通电路的调试, 是对传感器相关部分的整体调试。该调试子系统主要任务是设计控制电路产生相应的控制信号, 控制发射电路和前放电路完成三频功率信号的发射和测量信号、二级刻度信号的合成输出及测量和刻度信号的高速高精度采集和处理, 并根据这些信号完成线圈系、发射电路及前放和带通电路的调试。

1.3 MIT测井仪整机的调试

模拟遥传接口, 提供阵列感应仪器系统互联支持, 使其可以脱离遥传和地面系统进行调试, 使仪器的生产和检修过程大大简化。

阵列感应成像测井仪调试台架的整体组成结构设计如图1所示。调试台架主要由上位机、嵌入式前端机、整机调试功能板、线圈系调试功能板、线圈调试功能板、线圈调试激励板、线圈调试低噪声放大板、继电器阵列和下井仪电源等组成。

上位主机运算速度快, 负责系统整体控制、数据处理、图形显示和文件管理等任务。前端机主要由主频为66 MHz的S3C44B0X (ARM7) [4,5]、用于固化RTOS和应用程序的程序存储器 (NOR Flash) 、用于存放系统掉电后需要保存的用户数据的扩展数据存储器 (NAND Flash) 、作为系统程序运行空间的SDRAM、以太网接口、UART接口、JTAG接口及扩展总线等组成, 运行具有强大网络功能的uClinux[6]实时操作系统。前端机实时性强, 控制灵活, 但是运算能力有限, 因此主要负责前端仪器供电控制、各测试功能的实时控制和网络互联等任务。前端机通过RS232接口程控外接的通用下井仪器电源, 通过扩展总线访问各调试功能板的。扩展总线扩展了ARM的地址总线、数据总线和控制总线, 以实现与各功能模块的高速数据通讯和灵活控制。扩展总线在硬件结构上利用了PC104的物理结构, 使前端机和各功能模块形成自堆叠结构, 以增强系统的可靠性和扩展性。

2 各调试子系统设计

各调试子系统都是在前端机的控制下进行, 但是不同的调试功能对硬软件的要求也不同。因此, 必须设计相应的电路来完成特定的调试任务。

阵列感应信号是对相位和幅度敏感的, 在与线圈信号相关的调试过程中, 必须保证这些信息提取的可靠和准确。因此, 本调试台架用数字相敏检波算法求取线圈信号的实部和虚部。数字相敏检波是基于傅里叶变换的, 因此为防止因频谱泄漏而造成实部和虚部偏差较大, 数据采集须满足如下条件[7]:

undefined (1)

式 (1) 中:f 为输入信号频率, N为采样长度, fs为采样频率, J为采样周期数。要求N和J均为整数。阵列感应测井仪有三个工作频率, 高频信号频率是低频信号频率的4倍, 中频信号频率是低频信号频率的2倍, 因此只要满足高频信号的同步整周期采集即可。调试系统设计是与后期数据处理紧密结合的, 因此, 硬件设计需保证发射信号和采样频率的严格同步。

2.1 线圈调试子系统设计

线圈调试子系统主要完成发射线圈的全功率激励和接收线圈微弱信号高信噪比放大及采集、处理。测试时各线圈均安装在屏蔽铜管上, 当测试发射线圈时, 使用标准的接收线圈接受发射信号, 根据接受信号的幅度和相位信息检查发射线圈的质量。当测试接收线圈时, 使用标准的激励线圈, 同样根据接收线圈的相应信号来评估接收线圈性能。线圈调试子系统主要有功率激励板、微弱信号 (nV级信号) 处理板和数据采集板等组成。

1) 功率激励板主要是在同步信号下产生三频功率信号激励发射线圈。它主要由光隔离器、发射控制逻辑、驱动器、VMOS整列、输出变压器部分等组成, 其结构框图如图2所示。

为保证发射信号和采集信号的整周期同步, 发射控制逻辑的时钟与采样时钟都经统一时钟分频而得。发射电路工作电压较高, 且VMOS工作在开关模式, 电磁干扰较大, 为防止发生电路对放大和采集电路影响, 发射时钟和发射同步信号都经过光耦隔离后进入发射控制逻辑。发射控制逻辑在发射时钟和同步时钟的驱动下产生VMOS控制逻辑信号。由于VMOS是对管结构, 在状态切换时需有足够的死区时间, 以防止对管同时导通而烧毁。死区时间的控制时钟是发射时钟经PLL倍频后生成的200 MHz左右的快速时钟, 因此可以5ns为单位调整死区时间。VMOS控制逻辑信号是LVTTL电平, 不能直接驱动VMOS, 必须加入电平转换及驱动电路。经VMOS阵列产生的功率信号是包含很多频率成份, 因此, 加入带通滤波器和变压器, 以滤除谐波分量功率。

2) 微弱信号处理板主要完成接收线圈微弱原始信号 (100 nV～500 μV) 的低噪声放大, 以提高ADC的有效位数。

放大电路的噪声主要来自外部的干扰噪声和放大电路内部固有的噪声。本设计中为降低外部干扰源产生的噪声采用了两双层屏蔽和差分传输等方案。整个前放电路外层采用铝合金屏蔽, 可以有效反射和衰减干扰噪声, 降低各级噪声系数。由弗里斯公式[8]可知, 多级放大电路的噪声系数主要取决于第一级放大器, 因此本设计中采用铁皮对第一级差分放大单独屏蔽, 可有效降低第一级放大电路的噪声系数, 从而降低整个前放电路的噪声系数。线圈和运算放大器的输出和输入阻抗差别很大, 因此本设计中加入了匹配网络, 达到最佳噪声匹配, 以提高第一级放大电路的噪声系数。电路的噪声功率与电路的频宽是成正比的, 为减少噪声功率, 提高信噪比, 必须对信号进行滤波处理。由于多频感应是三个频率的信号, 因此设计了三个窄带带通滤波器, 分别处理各频率信号, 而后经加法电路合成为一个信号, 以便于向采集电路传输。

3) 数据采集及线圈测试子系统控制板主要完成发射的同步控制, 三频感应信号的程控增益控制及高速高精度采集, 其结构框图如3所示。

为减少信号传输过程中的共模干扰, 感应模拟信号经差分线传输至采集板。为满足ADC对输入信号幅度的要求, 设计了程控增益电路来调整收入ADC信号幅度大小。数据转换及缓冲和同步控制是有大容量FPGA完成的。前端机工作频率较高, 电磁干扰大, 为降低其对采集电路的影响, 使用高速光耦将数据采集电路和本地接口电路隔离开来。二者通过高速串行总线通讯。系统工作时, FPGA控制ADC高速数据采集, 数据缓存于FPGA内部同步FIFO中。采集完成后通过串行总线将数据传给本地CPLD, CPLD将串行数据转换为并行数据后存入本地异步FIFO, 并通知前端机读取。前端机读取数据后通过以太网将数据上传给上位机, 上位机利用数字相敏检波算法计算信号实部与虚部, 用以和标准线圈对比, 以评估线圈的质量。

2.2 线圈系调试子系统设计

线圈系调试子系统主要任务是模拟线圈系各种工作模式, 根据采集到的刻度信号和测量感应信号来进行线圈系功率激励电路、各组线圈和前放及带通电路的调试。其结构框图如图4所示。该调试电路的采集部分结构与线圈测试的采集电路结构相似, 区别在于线圈系发射电路的控制信号是三电平信号, 该信号及包含时钟信息也包含同步信息, 发射电路通过时钟和同步信号恢复电路将时钟和同步信号恢复出来, 以控制发射电路工作。本调试系统中三电平信号是通过FPGA控制模拟开关而获得的。控制逻辑为同步状态机结构, 在采集同步信号和时钟驱动下, 顺序输出六种控制态来控制模拟开关从三个固定电平中选择一种电平, 经驱动后形成图4左下角所示的三电平发射控制信号。线圈系有六种工作模式, 分别是偶测井、奇测井、偶刻度、奇刻度、偶测零和奇测零。线圈系有八组线圈信号输出, 为简化采集电路, 将这八组线圈信号在经过前放和带通后分为奇、偶两组输出, 这两组信号经选择开关控制后输出四路信号。因此, 测井、刻度和测零信号均需分奇偶两次分时采集才能获得8个线圈的信号。线圈系测试子调试系统高速采集通道仅为一路, 因此要完成整个线圈系测试需要顺序控制线圈系工作在各模式下, 使采集电路同步高速采集各线圈的测零, 刻度和测量信号。通过对测零信号功率谱的分析可以确定前放和带通电路的性能。刻度信号来自于发射线圈电流取样电阻电压, 因此刻度信号可以直观评价发射电路及发射线圈的性能。测量信号和刻度信号的比值正比于刻度电阻的电阻率, 因此在固定刻度环时, 通过采集的测量信号和刻度信号可以完成各接受线圈的调试。

2.3 MIT测井仪整机调试子系统设计

整机调试子系统主要是仿真遥测模块, 通过CAN总线或DTB总线与阵列感应测井仪通讯。该子系统具有两个CAN接口、一个DTB仪器接口和一个DTB TCC接口, 另外该子系统还扩展了有键盘和LCD显示接口, 为系统脱离上位机, 单独完成本地人机交互提供支持, 其结构框图如图5所示。两个CAN接口分别仿真仪器和遥测, 这样既可以模拟遥测和地面系统调试整列感应测井仪, 也可以代替测井仪器调试遥测接口。这就使仪器的生产和维护过程可以脱离遥测和地面系统独立高效进行。

3 测试和结论

阵列感应测井仪调试台架是阵列感应测井仪产业化过程中重要的工装设备。通过采用主从式系统架构, 将基于嵌入式技术的前端机通过以太网络互联与功能强大的通用PC相结合, 能够适应阵列感应测井仪线圈, 线圈系和整机三个层次的复杂调试需求。前端机的自堆叠式结构使系统具有良好的扩展性和可靠性, 可以根据调试需求快捷地增加调试功能。该测试系统全面达到元件级设计层次, 具有很好性价比, 并便于元件级维修和系统升级。该调试系统已成功应用于阵列感应成像测井仪的产业化过程 (图6为某线圈调试过程软件界面) , 并为新型线圈及线圈系设计提供了良好的测试平台。

摘要：介绍了阵列感应成像测井仪调试台架的设计。根据阵列感应测井仪的结构特点, 将仪器调试分为线圈、线圈系和整机三个层级, 并从元件级设计了各调试子系统。该调试系统采用主从式结构, 主机和前端机通过以太网互联。基于嵌入式技术的前端机通过扩展总线控制线圈、线圈系和整机调试子系统。扩展总线在硬件实现上借鉴了PC104的自堆叠结构, 使前端机和各调试功能板形成积木式组合, 也使系统具有良好的可靠性和可扩展性。该系统已成功应用于阵列感应成像测井仪的产业化过程, 并为新型线圈及线圈系设计提供了良好的测试平台。

关键词：阵列感应测井仪,线圈,调试台架,嵌入式技术

参考文献

[1]包德洲, 周军, 王正, 等.新型阵列感应成像测井仪的研制与应用.测井技术, 2002;28 (6) :547—500

[2]汤天知, 陈涛.MIT阵列感应测井微弱信号检测采集系统设计.测井技术, 2008;32 (6) :585—586

[3]鞠晓东, 成向阳, 卢俊强.基于嵌入式架构的测井仪器调试台架系统设计.测井技术, 2009;33 (3) :270—274

[4] Samsung Electronics.S3C44B0X Data Sheet.2002

[5]马忠梅.ARM嵌入式处理器结构与应用基础.北京:北京航空航天大学出版社, 2002:58—60

[6]刘峥嵘, 张智超, 许振山.嵌入式Linux应用开发详解.北京:机械工业出版社, 2006:53—55

[7]胡广书.数字信号处理———理论、算法与实现.北京:清华大学出版社, 1996:92—93

成像测井 篇9

图像分割是图像信息处理中的基本技术,同时也是实现图像分析、理解与描述的关键步骤。图像分割算法种类繁多, 主要方法有阈值法、边缘检测法和区域法,其中阈值法以其简单有效的特点广泛应用于图像处理中。

阈值法的核心问题是如何精确选取阈值,其中Otsu算法(又称最大类间方差法)图像分割效果较好,适用范围较广,被认为是最优的阈值提取方法。Otsu算法是以目标与背景之间的类间方差最大为原则来选取阈值,其中背景和目标之间的类间方差越大,说明这两部分的差别越大。使用类间方差最大的分割意味着错分概率最小,图像分割的效果也就最好。然而当图像中的目标和背景的灰度相差不大时,应用此方法得到的阈值并不能使图像不同部分之间分离性达到最好,而且还可能会对图像进行错误分割。而Otsu算法在二维上的推广化方法,同时考虑了像素点自身的情况及其邻域像素的平均灰度分布情况,使分割效果得到明显改善。此外实际中的图像并不仅仅只有目标与背景两部分,更多的情况下需要对图像进行多阈值分割处理。快速Otsu算法通过改变2维直方图上阈值分割的分块方式,巧妙地将2 维阈值转成1 维阈值,大大提高了处理速度。本文以二维Otsu多阈值算法为基础,根据碳酸盐岩骨架、孔隙以及连通相等不同部分的灰度差别,实现碳酸盐岩岩性结构提取。

二、二维Otsu算法分析

Otsu最大类间方差法的原理是将图像分为背景和目标,通过阈值来确定分割程度。类间方差法对噪音和目标大小十分敏感,当取最佳阈值时,背景应与目标差值最大。其算法实现如下:

将原始图像A划分为设M×N的像素点集,并将其灰度划分为1~L级,将A(m,n) 处灰度值记为i,该点周围n×n领域的平均灰度值记为j。用f(i,j) 表示原始图像A中像素点灰度为i,像素点邻域平均灰度为j的点的个数。

对原始图像有二维联合概率密度:

设阈值s,t将原始图像A划分为背景图像和目标图像,其中s为像素点的灰度分割阈值,t为像素点领域的灰度分割阈值。当0<i<s,且0<j<t时表示背景;s<i<L,且t<j<L时表示目标;0<i<s, 且t<j<L时表示噪声;s<i<L,且0<j<t时表示边缘。背景图像和目标图像所占原始图像比例为:

由于在多数情况下,远离对角线的噪声和边缘所占比例非常小,几乎可以忽略。因此大致认为(2.2)式和(2.3)式之和为1。

同时像素点对应的均值为:

像素点邻域对应的均值为:

有总体的均值为:

图像的类间方差为:

当取得最大值时我们得到最优分割方法。

三、二维Otsu算法的多阈值推广

以上讨论的二维Otsu算法采用单一阈值二元组(s,t)对图像进行分割,只能获取背景和目标两个部分。而在实际应用中往往需要提取多个目标,因此需要多个阈值来对图像进行分割。在进行基于成像测井的数字岩心构建时,需要从电测井成像资料中提取孔隙、骨架和连通相。多阈值划分的二维Otsu算法分析如下:

假设需要提取原始图像分割为n个部分,则设分割阈值有(s1,t1),(s2,t2)...(sn-1-tn-1)。划分步骤可视为先将原始图像通过(s1,t1)分割为背景和目标,然后将目标视为原始图像通过(s2,t2)进行二次分割。以此类推,可将原始图像分割成n个部分。各部分所占原始图像比例为:

同样忽略远离对角线的噪声和边缘所占比例,可近似认为:

各部分对应均值分别为:

总体均值依然是:

图像的类间方差为:

当取得最大值时我们得到最优分割方法。

结束语

二维Otsu算法耗时长,适用范围受一定局限。针对这些问题,本文推导了多阈值的二维Otsu算法,并给出了一种快速算法。从而使得该算法可以实现多层次的图像分割,提高了运算速度。并且将人工调节与自适应相结合,获得理想的分割效果。对于基于成像测井的数字岩心构建,在利用灰度差别划分提取碳酸盐岩的骨架、孔隙和连通相时具有广泛的适用性。

摘要：Otsu算法作为图像阈值分割的经典算法,被广泛应用于图像处理领域中。然而Otsu算法在二维上的推广化方法增加了算法的计算复杂度,从而增加了运算时间。针对此问题,可以通过改变2维直方图上的区域划分,将2维阈值转换为1维阈值,从而提高2维Otsu算法的计算速度。本文简要分析了Otsu算法进行图像分割的基本原理及实现方法,并根据碳酸盐岩不同部分具有不同灰度的特性,利用Otsu算法实现对碳酸盐岩岩性结构的提取。

关键词：Otsu算法,图像分割,最大类间方差,孔隙提取

参考文献

[1]刘立,焦斌亮,刘钦龙.Otsu多阈值算法推广实现[J].测绘科学,2009,34(6).

[2]吴成茂,田小平,谭铁牛.二维Otsu阈值法的快速迭代算法[J].模式识别与人工智能,2008,21(6).

[3]胡敏,李梅,汪荣贵.改进的Otsu算法在图像分割中的应用[J].电子测量与仪器学报,2010,24(5).

[4]郝颖明,朱枫.2维Otsu自适应阈值的快速算法[J].中国图象图形学报,2005(4).