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实验室研究与探索 2015年第6期34卷 55-58,93页

作者：秦玉蒙邱春玲陈文洋王娅男吉林大学仪器科学与电气工程学院国家地球物理探测仪器工程技术研究中心吉林长春130026

为了满足井地电法勘探中高分辨率勘探、地形复杂地区勘探和大范围勘探的需求,研制出一种分布式井-地电位梯度无线接收系统。该系统采用31位Δ-Σ型ADC实现了高分辨率数据采集;利用GPS同步技术实现了多通道数据的同步采集;通过STM32微处... 详细信息

为了满足井地电法勘探中高分辨率勘探、地形复杂地区勘探和大范围勘探的需求,研制出一种分布式井-地电位梯度无线接收系统。该系统采用31位Δ-Σ型ADC实现了高分辨率数据采集;利用GPS同步技术实现了多通道数据的同步采集;通过STM32微处理、Zig Bee无线技术和SD卡联用实现数据接收系统的工作流程控制,数据预处理和存储。试验结果表明:该系统的均方根噪声为0.5μV,动态范围为140 d B;可准确探测出异常体,能够满足井-地电位梯度数据采集的需求。

关键词：分布式测量井-地电位梯度数据采集

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井—地电位梯度无线数据采集系统的设计与实现

井—地电位梯度无线数据采集系统的设计与实现

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作者：秦玉蒙吉林大学

学位级别：硕士

随着我国主力油田进入高含水期，剩余油分布研究在油气开发工作中备受重视。水驱驱油和水力压裂是剩余油开采应用中的重要技术措施，是提高油田采油率的主要手段。井地电法水驱前缘和压裂裂缝方位监测是利用注入的高电离能量的工作液驱... 详细信息

随着我国主力油田进入高含水期，剩余油分布研究在油气开发工作中备受重视。水驱驱油和水力压裂是剩余油开采应用中的重要技术措施，是提高油田采油率的主要手段。井地电法水驱前缘和压裂裂缝方位监测是利用注入的高电离能量的工作液驱动地层中的剩余油向某个方向集中，利用电场在地层不同介质中的传导差异特性，采用井中充电，地面测量的方式测定注水推进方位和裂缝方位，指导剩余油开采。随着井间电法的发展，直流电法仪获得了广泛应用，直流电法仪是实现水驱前缘和压裂裂缝方位监测的综合检测设备，作为其关键组成部分的数据采集系统的测量准确性、可靠性会直接影响到监测效果的质量。目前，现有国内数据采集系统存在一些局限性。第一，在对高含水期油田和大深度油田勘探时，现有仪器采用电位观测方式且分辨率低，导致数据解释存在多解性。第二，地形复杂地区勘探和大面积勘探时，现有仪器的有线集中采集方式需要铺设长电缆，线缆铺设难度大。为了满足井地电法勘探中高分辨率勘探、地形复杂地区勘探和大范围勘探的需求，文章对电位梯度数据采集系统进行了深入研究。首先，井地电阻率法是监测水驱前缘和压裂裂缝方位的理论基础，而且在采用电位梯度观测方式时有较好的效果。文章在该方法原理的基础上，结合野外工作方式进行需求分析，给出了井-地电位梯度无线数据采集系统的总体模型和技术指标。提出将高分辨率同步采集技术和分布式无线技术引入电位梯度监测中，不仅提高了采集精度，而且无线分布式设计为地形复杂地区勘探和大范围勘探带来了便利。在对总体模型中的数据存储技术、无线组网技术和无线同步采集技术进行了方案论证后，确定了Zigbee无线组网、GPS同步采集、SD卡本地存储的系统总体设计方案。然后，按照系统总体设计方案，采用模块化的设计思想，从芯片选型、原理图设计、PCB设计、软件设计四个方面对系统各功能模块进行了软硬件设计，制作实现了整个系统。采集节点的主控板采用STM32F103作为主控芯片，实现对外围模块的管理和控制，包括数据采集控制、SD卡数据存储、GPS定位信息解析，工作状态输出等。数据采集板选用全差分运放OPA1632和31位Σ-Δ型ADC ADS1282完成信号的调理和采集，实现输入信号范围为±2.5V，分辨率达到μV级的高分辨率、大动态范围信号采集。采集节点基于GPS高精度授时原理实现了多通道数据的同步采集。采用SDIO驱动SD卡，移植了FatFS文件系统，数据以文本形式存储到SD卡中。在软件开发时采用高内敛、低耦合的设计思想将各个软件功能模块抽象成设备，实现系统分层，方便后期维护。最后，对已完成的井-地电位梯度无线数据采集系统进行性能测试，测试结果达到了预期。通过短路噪声测试验证了采集电路的分辨率和动态范围达到了设计要求;无线通讯丢包率实验验证了无线网络的性能满足实际需求;室内水槽异常体探测实验验证了系统的可行性。

关键词：分布式测量井-地电位梯度数据采集 ADS1282 GPS

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