基于Labview的脈沖場源發射采集的實驗室模擬研究

鐘超 王軍民(長江大學地球物理與石油資源學院，湖北武漢430100)

基于Labview的脈沖場源發射采集的實驗室模擬研究

鐘超 王軍民(長江大學地球物理與石油資源學院，湖北武漢430100)

過套管電阻率測井在剩余油監測中起著重要的作用，在方法的選擇中，由于瞬變電磁法對電性層的反映更靈敏，在井中使用大功率的脈沖場源是很好的選擇，為了使脈沖場源在下井的過程中方便控制發射，在實驗室模擬是有必要的?；趫D形化編程軟件Labview做上位機，以單片機的嵌入式作為下位機，通過串口控制大功率脈沖場源的發射，實時調控反映充放電時間、電壓等各項參數，通過實驗模擬驗證了該方案的可行性，為下井做好了鋪墊。

瞬變電磁法；脈沖場源；Labview；串口通信

過套管電阻率測井對現有生產井的剩余油動態監測中能提供直接參考依據，在眾多的電磁方法中，時間域電磁勘探方法具有分辨率高、抗干擾能力強和生產成本低廉等特點，特別是瞬變電磁法（TEM）對電性層的反映更靈敏，是勘探階段進行構造的含油氣性預測與評價和開發階段進行油氣藏動態監測的首選方法。在井中使用大功率的脈沖場是很好的選擇，為了能夠在井中順利的進行，在實驗室模擬脈沖場源的控制發射顯得極為必要，方案使用了圖形化編程語言Labview，通過串口控制大功率脈沖場源的發射，實時調控反映充放電時間、電壓等各項參數，驗證了方案的可行性。

1　系統原理

瞬變電磁法也稱時間域電磁法（Time domain electromagneticmethods），簡稱TEM。瞬變電磁法的勘探原理是利用人工在發射線圈加以脈沖電流，產生一個瞬變的電磁場，該磁場垂直發射線圈向兩個方向傳播，基本原理就是電磁感應定律。利用不接地回線或接地線源向地下發射一次脈沖磁場，在一次脈沖磁場間歇期間，利用線圈或接地電極觀測二次渦流場。該方法具有分辨能力強、工作效率高等特點。大功率脈沖場源基于這一原理設計，脈沖場源結構包括電源、轉換接頭、電源轉換模塊、變壓模塊、整流模塊、充放電開關、電容組、線圈，這樣就可以在套管井中實現大功率脈沖磁場的激發。場源結構如下圖所示：

Labview是功能強大且靈活的軟件，具有開發周期短，模塊化兼容性好，運行穩定的優點，Labview中的VISA是應用于儀器編程的標準I/0應用程序接口采用面向對象編程，用戶可用一個API控制包括VXI、GPIB及串口儀器在內的不同種類的儀器。編寫的VISA接口程序，當外部設備變更時，只需要更換幾個程序模塊即可使用，簡單方便而且開發效率高。利用VISA節點進行串行通信，為了方便用戶使用，LabVIEW將這些VISA節點單獨組成一個子模塊，共包含8個節點，分別實現初始化串口、串口寫、串口讀、中斷以及關閉串口等功能。

2　系統整體設計思路

在實驗室中，將線圈置于鋼套管中模擬井中環境，通過設計好的上位機軟件調控好充放電時間及電壓，通過串口通信下位機控制盒，控制盒中完成對脈沖場源的發射，在設置好的時間之內，同樣是控制盒下達采集命令，上位機完成采集，生成相應波形文件，并存儲。結構示意圖下所示：

運用Labview做的上位機，結合實驗室的環境，可以很好地控制脈沖場源的充放電時間及電壓，結合采集模塊，將脈沖曲線反映到上位機中，更加直觀明了，為儀器下井做好了鋪墊。

3　結語

經過實驗室的模擬，通過對波形文件的分析，Labview上位機程序可以很好地完成大功率脈沖場源的發射和采集，實驗模擬驗證了其理論可行；此外，也在湖北某油田的項目中發揮了作用，進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源研究［D］.武漢：中國地質大學，2008.

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

［3］劉君華.基于Labview的虛擬儀器設計［M］.北京：電子工業出版社，2003.

［4］程學慶.Labview圖形化編程與實例應用［M］.北京：中國鐵道出版社，2005.

鐘超(1989-),男，湖北十堰人，漢族，長江大學地球探測與信息技術專業在讀研究生，電磁勘探方向。