第一章從早期的模擬測井到現代的成像測井系統，簡述每次升級和換代的顯著技術特征是什么？第一代（模擬式）半自動、全自動電測儀：第一代測井“系統”的核心是模擬記錄裝置，本質上是一個大型的電工儀表。少量下井儀器使用電子管或晶體管，電路以硬連線為主（分壓，分流，LC濾波，等）。典型代表有前蘇聯的51型和國產的JD581。第二代數字化測井儀（系統）地球物理方法的進步使下井儀器形成電、聲、核完整系列是第二代測井系統的主要特征。儀器控制和信號處理由分立元件逐步過渡到以集成電路為主。地面系統復雜，操作繁瑣，精度不高。典型代表有Atlas3600系列和國產的SJD801。第三代數控測井儀（系統）以裝備了車載計算機為主要特征的第三代數控測井系統是測井裝備史上的劃時代的進步，將測井裝備引入現代技術領域。典型代表有AtlasCLS3700，SchlumbeggerCSU，國產SKC3700，等；后來陸續(xù)開發(fā)的基于PC的各類“小數控”在功能上幾乎完全相同，也屬第三代測井系統。第三代測井系統幾乎完全兼容和繼承了第二代系統的下井儀器，并在性能上有所提高，形成了更為完整的下井儀器系列。第四代成像測井系統成像測井系統的重要特征是下井儀器傳感器系列產生了重大變革陣列化的傳感器（主要集中在電、聲、核磁等方法）發(fā)明和應用使得獲得地層信息的精細程度大幅度增加。其典型代表有Atlas的ECLIPS5700，Schlumbegger的MAXIS500和Halliburton的EXCEL2000，國產的EiLog-06、SL6000等。第四代測井系統同時也兼容第三代系統的下井儀器系列。第四代測井系統井下儀器系統采用高速互聯：CAN，EarthNet2、成像測井系統的井下儀器和地面儀器各有什么特征，典型的成像測6井井下儀器有哪些？井下儀器：（1）成像測井系統的重要特征是下井儀器傳感器系列產生了重大變革陣列化的傳感器（主要集中在電、聲、核磁等方法）發(fā)明和應用使得獲得地層信息的精細程度大幅度增加。（2）第四代測井系統同時也兼容第三代系統的下井儀器系列。（3）第四代測井系統井下儀器系統采用高速互聯：CAN，EarthNet地面系統：（1）計算機性能大幅度提高，并出現了通過網絡連接的多機“并行”系統構架，（2）彩色大屏幕顯示器完成人機交互和測井曲線顯示；（3）多種高密度的數據存儲設備；（4）先進的圖形化多任務操作系統UNIX(VMS)，WindowsNT（XP）等；（5）復雜龐大的測井專用軟件系統；（6）高速數據傳輸通道（>200kbps）（7）加入前端處理子系統:VME，VXI，cPCI…等，并使用RTOS；（8）引入DSP進行信號采集和數據通訊處理。成像測井儀器主要代表：微電阻率掃描成像測井儀（FMS，FMI，StarII，WDS，等）；陣列感應測井儀（AIT，HIDL，MIT，等）；陣列側向測井儀（ARI，HAL等）；交叉偶極陣列聲波測井儀（DSI，XMAC，LFD，MPAL等）；超聲波井周成像測井儀（CBIL，USI，MUST等）；核磁共振成像測井儀（CMR，MRIL等）。3、試述典型測井系統組成結構和各部分的主要功能。測井系統的組成探測器（由傳感器組成的探頭，地球物理方法的實現手段）井下模擬信號處理，數據采集，數據處理模擬、數字化信息傳輸地面模擬信號處理，數據采集深度信號采集、處理車載計算機數據處理，成果顯示、繪圖、數據文件測井地面系統：供電、控制、傳輸、數據采集、記錄、測量信號（電信號）轉換成測井物理參數、快速解釋（測井物理參數處理成地質參數），等4、測井儀器包括哪些類型，各類型包括哪些儀器，儀器采用的傳感器是什么？電法信號激勵和接收（傳導電流，近場）：電極，線圈，天線儀器類型：電位，梯度，微電極三側向，雙側向，微球，地層傾角，微電阻掃描，方位側向...感應，雙感應，陣列感應介電，電磁波聲波信號激勵和接收：換能器（壓電陶瓷，磁致伸縮）儀器類型：單發(fā)雙收，雙發(fā)雙收，長源距聲波，陣列聲波，CBL/VDL偶極聲波，方位聲波，遠探測聲波井下聲波電視（超聲掃描）核（放射性）信號激勵和接收：放射源（伽馬，中子：化學源，脈沖源）；晶體，PMT儀器類型：伽馬：自然伽馬，補償密度，巖性密度中子：井壁中子，補償中子，陣列中子中子-伽馬：碳氧比（C/O），中子壽命，中子伽馬磁（核磁）井斜，磁定位，套損測井，核磁共振測井熱（井溫）測井地面系統包括哪些功能模塊，各模塊的作用是什么？測井地面系統：供電、控制、傳輸、數據采集、記錄、測量信號（電信號）轉換成測井物理參數、快速解釋（測井物理參數處理成地質參數），等現代測井系統的發(fā)展與當今哪些技術（體系）的進步密不可分，試舉例說明？研發(fā)水平與微電子技術、數字系統設計技術、計算機軟件、通訊、信號處理等現代IT技術的進步有極大的關系，是與近代科技結合最緊密的部分，投資強度占測井業(yè)的80%以上。模擬信號處理測井儀器中的模擬信號：電測井電壓、電流，核脈沖，聲波波形…特征：（被調制的）穩(wěn)態(tài)信號，（周期或隨機）瞬態(tài)信號信號放大：電壓放大，電流放大，低漂移直流、低頻放大，選頻（窄帶，寬帶）放大，脈沖放大（1）脈沖分離（2）極零點補償，基線補償（3）脈沖鑒別（4）峰值保持；遠距離信號傳送及共模抑制；濾波（有源濾波）（LPF，HPF，BPF，BRF）數據采集模/數轉換器：（1）積分型ADC（2）ΣΔ型ADC（3）逐次比較型ADC（4）高速ADC；ADC接口電路設計；脈沖信號采集（1）信號放大（2）計數采集，PHA數字系統設計發(fā)展及需求：可編程ASIC原理；FPGA、CPLD設計工具:ActiveVHDL，FPGAexpress，ispLEVEL，MAX-PlusⅡ（QuartusII）,第三方工具...數字系統設計原理：基本概念：設計中的抽象級別；描述方法（電路圖，布爾方程、真值表、狀態(tài)機）；仿真：功能仿真，定時仿真；器件編程或下載（配置）系統架構及其互連（系統內和系統間）系統架構：通用CPU，DSP，MCU；開發(fā)環(huán)境；信號采集，數字信號處理，數字系統控制，數字系統接口計算機系統總線：PC總線（ISA），PC104總線；EISA總線；STD總線；VME、VXI總線；PCI、cPCI、PXI總線（主要性能描述，總線信號定義，總線命令，總線數據傳輸，配置空間及配置訪問，接口技術及典型橋接芯片）計算機外設總線：串行通訊接口；GPIB（IEEE488）接口總線；通用串行接口總線USB測井接口前端及嵌入式應用：嵌入式MPU（ARM，Coldfire…），RTOS（VxWorks，uCLinux，uCOSx）第二章與數控測井系統相比，成像測井系統在技術上主要的發(fā)展是什么？系統組成：地面+井下，硬件+軟件；井下：陣列、組合式高精度傳感器；多路、高速、高精度并行數據采集；井下儀器之間高速互聯總線；高速電纜雙向數據傳輸地面：計算機性能大幅度提高，基于網絡連接的分布式多機系統，具有冗余備份功能；以現代操作系統、數據庫系統支撐的測井軟件系統。多種高密度的數據存儲設備；高速數據傳輸通道（>200kbps）；加入前端處理子系統；引入DSP進行信號采集和數據通訊處理試述常見微電阻掃描測井儀的極板結構和測量原理。①FMI探頭包括四個能伸縮的臂，每個臂上安裝一個主極板和一個副極板，共八個極板。每個極板24個電扣，分兩排，共192個電扣，可測得192條曲線，對8in井眼的覆蓋率達到了80%；FMI的測量原理：電流從極板和電扣出發(fā)，經過地層到達作為回路電極的上部電子儀器外殼。FMI的測量電流分為高頻、低頻和“直流”三個分量，分別代表了近井地層、地層和各種干擾信號，后者最終被濾除。②：西方Atlas公司的同類儀器為StarImager。6個極板，每個極板24個電扣，上下兩排各12個電扣?？偣?44個電扣。采樣間隔0.1in，8in井眼覆蓋率60%，6極板互相獨立。③：哈里伯頓公司研制出六臂電阻率井眼成像測井儀EMI，6個極板，150個電扣，在8in井眼時的覆蓋率可達60%，EMI在不規(guī)則的井眼中有更可靠的測量結果。XRMI是在EMI基礎上改進的儀器，極板機構相同。在每個極板上安裝數字化模塊，增強實時處理能力，電路設計制作工藝改進，提高測量精度和動態(tài)范圍微電阻掃描儀的主要關鍵技術有極板制造、絕緣活動接頭、分時數據采集和數據傳輸等；分辨率0.2in；測量方式：成像＋傾角。常見的聲波成像測井儀有哪些？試述BHTV下井儀的結構和測量原理。井下聲波電視BHTV；井周超聲成像測井儀CBIL、DCBIL；數字超聲掃描測井儀DUST；超聲波成像測井儀USI、UBI下井儀：測量原理：井下超聲電視利用脈沖反射法原理工作。在儀器被上提運動的同時，換能器圍繞井周旋轉，形成一條以螺旋軌跡變化的掃描測量數據序列，經處理后獲得沿井壁展開回波幅度或到達時間圖像。試述陣列感應測井儀AIT線圈系的結構，AIT有哪些測量參數？與普通雙感應儀器相比有哪些優(yōu)點？結構：AIT使用陣列式線圈系，有1個公用的發(fā)射線圈和8對接收和補償線圈，發(fā)射居中，接受和補償交叉排列于兩側。測量參數：儀器采用26kHz、53kHz和105kHz等三種不同頻率激勵，同時測量接收信號的R和X分量，總共有28個測量參數，經處理后能獲得幾組具有相同垂直分辨率但探測深度不同的電阻率測井曲線，可以清楚地反映出地層侵入狀況，并可處理成為二維電阻率測井圖像。優(yōu)點：很好地滿足深、中、淺電阻率的測量，垂直分辨率相同，使得儀器有很好的縱向和徑向探測特性。5.試述方位電阻率成像測井儀ARI的電極系結構和測量原理。電極系結構：斯論貝謝公司在雙側向測井儀基礎上研制出一種新型測井儀ARI。ARI與普通雙側向的最大區(qū)別是在A2的中部增加了由12個按30O等分周向排列的定向電極的方位電極陣列，使之具有一定的周向分辨能力。測量原理：儀器工作中，方位電極陣列各定向電極發(fā)出的測量電流被A2聚焦回到地面B0電極的同時，也被相鄰電極聚焦?？v向聚焦的關鍵是各定向電極中部的監(jiān)督電極和裝在A2電極上的環(huán)狀監(jiān)督電極M3、M4提供的方位測量平衡信號。ARI在獲得一定的徑向分辨能力的同時由于有較小的縱向尺寸，也獲得了比LLd、LLs好的縱向分辨率。LLhr的探測深度接近LLd。6.試述偶極聲波測井對地層各向異性進行評價的原理，設計一種偶極陣列聲波測井儀并分析各部分的功能，給出聲系的典型結構。DSI測井儀有哪些測量方式？制造中采用了哪些關鍵技術？評價原理：在各向異性地層中，會發(fā)生橫波分裂，正交偶極測井由X、Y交替發(fā)射可得到交叉偶極的四個測量分量，進而獲取地層的快、慢橫波數據，通過對快慢橫波參數的提取獲取地層各向異性（如判斷地層最大主應力方向）。設計：數據采集電路；接收器；隔聲體；單偶極發(fā)射器；上偶極發(fā)射器；下偶極發(fā)射器；功能自己說；DSI儀可工作在下偶極方式、上偶極方式、斯通利波方式、縱橫波方式、首波檢測方式和專家方式等。DSI儀器的關鍵技術主要有：高性能單極、偶極換能器（其中疊片式接收換能器既用于偶極接收，又用于單極接收），隔聲體，多通道并行數據采集系統等。7、試說明井下儀器對周向和徑向進行成像測量的方法，并分別舉例對應的成像測井儀器結構和工作原理。周向：微掃和井下聲波電視；徑向：ARI和AIT。方法：前面方法說一遍。8.試述核磁共振測量原理和自旋回波法的測量過程。測量原理：原子核具有動量矩和磁矩，其磁矩矢量可表為：μ=γP。氫核具有較大的磁矩并且產生較強的信號，核磁共振測井以氫原子核的響應為基礎。在外加磁場作用下（磁化），自旋核將繞外磁場進動，進動頻率為：ω0=γB0對被靜磁場磁化后的自旋核施加頻率為ω0的與B0垂直交變磁場B1，使核磁矩吸收能量發(fā)生能級躍遷，稱為核磁共振自旋回波：使用90o和一系列180o脈沖先后極化，在間隔變化的180o脈沖序列之間測得FID序列，可得到T2*。9典型的國產成像測井儀器有那些？各自的主要特點是什么？研制中采用了哪些先進技術？（EILog型成像測井地面系統?EILog(ExpressandImageLoggingSystem，快速與成像測井系統)地面儀器是CNPC研制的測井數據地面采集與處理解釋平臺，主要由數據采集硬件平臺、數據采集和控制軟件平臺、現場解釋處理平臺組等成。EILog可完成裸眼井、套管井、生產井和射孔取心作業(yè)，和國產成像測井儀器的測井作業(yè)。在測井作業(yè)期間進行實時測井過程控制、實時測井質量控制、測井數據管理控制、系統服務控制，完成測井數據的采集、處理、顯示、繪圖和記錄。具有良好的擴充性和一定的容性.?EILog地面儀器的軟件采用WindowsXP平臺開發(fā)，在層次結構上被分為測井應用層、測井內核層、測井數據交換層，測井設備驅動層等；從功能模塊上劃分，軟件由實時前端采集任務管理，采集管理，測井主控和測井數據后處理等四個模塊組成?WDS（MCI）型微電阻率掃描成像測井儀?微電阻率掃描成像測井儀由推靠器極板體發(fā)射交變電流，使處于極板中部的陣列電扣發(fā)射出的電流能垂直于極板外表面進入地層的聚焦作用。測量極板上陣列排列的電扣發(fā)射到地層中的電流反映了地層微電阻率的變化，經適當處理可刻度為彩色或灰度等級圖象。WDS（MCI）型微電阻率掃描成像測井儀?儀器機械結構主要由極板、推靠器、預處理短節(jié)、數據采集短節(jié)、測斜短節(jié)、絕緣短節(jié)、旋轉短節(jié)和絕緣外套等組成。?儀器電路由極板電路，預處理短節(jié)電路、采集短節(jié)電路等組成。?MIT型陣列感應成像測井儀?陣列感應成像測井儀有效地克服了普通感應儀器的不足，提高了縱向分辨率，增強了對地層徑向非均質侵入特性的定量描述，擴大了儀器測量的動態(tài)范圍。?MIT儀器的探測器采用8陣列線圈系結構，3種工作頻率。MIT儀器測量接收線圈中二次場的感應電動勢，經儀器刻度和工程轉換后得到地層實部和虛部電導率信息，然后進行軟件合成聚焦，井眼環(huán)境校正，得到3種縱向分辨率下的5種不同探測深度的視電阻率曲線。?HAL型陣列側向測井儀?高分辨率（0.3m）、多探測深度（6條視電阻率曲線）的陣列側向儀器。?25個電極：13個供電電極（主電極A0,屏流電極A1-6,上下對稱），6對監(jiān)控電極對（主監(jiān)控電極對M0/M1，輔助監(jiān)控電極對M2/M3和M4/M5，上下對稱分布）?6種工作模式，測得6條視電阻率曲線，AL0主要測量泥漿電阻率，AL1-AL5測量不同探測深度的地層電阻率。?AL1-AL5與三側向工作方式相同，通過改變屏流返回電極、屏流電極個數、監(jiān)控電極的選擇使用、軟硬結合聚焦等方法獲得相同的縱向高分辨率、不同探測深度的電阻率曲線。方位陣列側向測井儀（ALT）?貼井壁方位電阻率測量。?6種探測深度的工作模式，所有探測模式采用聚焦方式來實現。?0.1m縱向分辨率，36條電阻率曲線。?井周6個方位，6個探測深度（0．25m、0．35m、0．39m、0．45m、0．6m、1．40m）。?AL1～AL6探測模式均采用三側向工作方式，獲得不同探測深度的方法采取了改變屏流返回電極位置、屏流電極長度或使用監(jiān)控電極及調節(jié)其位置來實現多功能超聲成像測井儀?多功能井下超聲成像測井儀包括地面系統與下井儀器兩部分，可與XY井徑儀、陀螺儀、井溫儀和數據傳輸短節(jié)等組合。?儀器由固定在井下儀器上的旋轉換能器發(fā)射超聲脈沖，聲波在井眼流體中傳播到達井壁，其中一部分能量被反射回換能器并被接收處理。?換能器參數：工作頻率0.5MHz/1.0MHz，自發(fā)自收。儀器接收到的脈沖幅度和聲波旅行時間被同時記錄，得到超聲回波幅度和回波時間兩種兩維平面圖象，用偽彩色或灰度編碼表示在記錄的深度和方位位置上每次發(fā)射的超聲波脈沖的幅度和時間測量值.?多功能井下超聲成像測井儀用于分析井壁巖性、沖蝕帶、裂縫和孔洞以及套管井中水泥膠結質量和射孔質量等。井下儀器由發(fā)射電路、接收電路、可變增益放大電路、對數放大電路、回波幅度檢測電路、四相碼調制電路、同步系統及電源組成。?地面系統硬件部分包括接口模塊箱、深度系統、工控機接口、顯示器、繪圖儀等組成。應用軟件包括現場測井軟件和解釋軟件。測井軟件實現井下測井數據的接收，通過數據和圖像顯示實時監(jiān)控測量過程。解釋軟件包括數據錄入、預處理、處理解釋、成果圖打印功能等模塊。多極子陣列聲波測井儀MPAL?多極子陣列聲波測井儀（MPAL）是為國產成像測井系統配套的最新一代的聲波測井儀。?儀器以BH.AtlasXMACII的功能和技術指標為目標，結合目前國內外設計、開發(fā)制造高性能下井儀在元器件、材料和工藝的條件，使儀器的整體性能指標達到所規(guī)定的技術要求，并能夠在將來進行批量生產.儀器的電子線路主要由發(fā)射激勵電路、信號接收電路、數據采集電路、系統控制電路、遙傳接口電路和井下電源電路等幾部分組成，系統控制電路采用專用串行通訊對各部分電路進行控制和設置。?儀器有八個高性能的波形數據采集通道，可以完成任意組合的單極、偶極和四極模式的聲波信號測量，數據通過高速遙傳子系統送到地面設備處理，最終得到與XMACII相同的測量結果。?儀器采用了DSP、CPLD等先進器件，SMT工藝，整機不使用保溫瓶，可在175℃/140MPa環(huán)境下連續(xù)工作。）國產成套裝備成像測井儀器部分即“三電兩聲一核磁”，包括陣列感應測井、微電阻率掃描成像測井、陣列側向測井、超聲成像測井、多極子陣列聲波測井以及多頻核磁共振測井技術。MIT陣列感應測井儀能夠提供多種分辨率、多種探測深度的地層電阻率，可有效地描述地層剖面的電阻率特征，確定儲層含油氣飽和度，從而更準確地發(fā)現和識別油氣層。MCI微電阻率掃描成像測井儀主要用于裂縫、巖性識別，薄層劃分和沉積相研究。HAL陣列側向儀具有多種探測深度和縱向分辨率，可在高礦化度泥漿井眼環(huán)境和高阻地層中準確測量地層電阻率。圍巖影響小，縱向分辨率高。UIT超聲成像測井儀產生的井壁圖像直觀、方便，裂縫、孔洞在圖像上都一目了然，可全方位地檢測整個井壁。在裸眼井中，UIT超聲成像可以直觀地從圖像上識別裂縫、溶孔溶洞。在套管井中可檢測套管腐蝕、變形，檢測射孔、水力割縫質量。MPAL多極子陣列聲波成像測井儀提供多種組合模式的聲波全波信息，主要用于孔隙度、滲透率、各向異性參數計算，對裂縫性儲層油氣識別和壓裂效果預測具有顯著作用，可滿足大斜度井聲波測井要求。多頻核磁共振測井儀采用居中方式、梯度磁場、多頻測量。能夠探測地層有效孔隙度、束縛流體體積、滲透率、流體性質、孔徑尺寸分布等地層信息。目前，多頻核磁共振測井儀已獲得重大技術突破，樣機已研制成功。主要技術：探測器設計，DSP應用?WDS高溫高壓空腔極板。為了減少引線的數量，必須將極板測量信號放大器及有關電路放到極板內，由于電子元件不能承受高壓力，因此要求極板內腔為空腔，并能在高溫高壓環(huán)境下密封。極板傳感器電扣直徑為4mm，邊緣只有1mm，且工作在高溫高壓情況下承受高達50kg與井壁巖石的摩擦壓力。采用一種自適應密封技術解決了電扣和極板之間的絕緣、耐壓、耐溫問題，其技術指標達到175C、140Mpa和10MΩ絕緣。MIT數據采集電路由一個主DSP、三個從DSP和四個A/D采集信道組成。?主DSP完成井下所有DSP的程序加載，對三個從DSP的控制及數據交換，實現井下儀器總線接口電路DTB的控制、命令接收和數據組織。從DSP1和DSP2實現四個A/D采集信道的控制，PGA控制，實時相敏檢波及數字濾波，并將處理的實分量和虛分量結果送給主DSP。從DSP3為發(fā)射短節(jié)提供同步發(fā)射信號，提供8個輔助信道A/D，D/A控制及溫度測量的時序控制。斯倫貝謝新推出的電纜scanner系列測井儀器目前有哪幾種類型？它們探測提高的共同特點是什么？分別可以解決哪些關鍵問題？新型核磁共振測井儀MRscanner第三章1、根據不同測井儀器的特點，試例舉幾種測井傳感器（探頭）信號的類型，并說明在數據采集之前的典型模擬處理過程。電流、電壓、時差、自然伽馬強度處理過程：（1）用波特圖描述幅頻特性、相頻特性和時延特性（頻域），沖擊（脈沖）響應圖（時域），根軌跡圖（零、極點）設計方法：等效電路計算，查表，EDA工具，模擬電路仿真（2）遠距離（高共模干擾抑制）信號放大：測井中的“遠距離”信號：SP，電纜張力，電纜記號，采用差分放大器雙端傳送信號（共模抑制比80～140dB，抗共模電壓500～2000V）（3）低漂移直流，低頻放大，電荷放大，等；低噪聲μV～nV級輸入信號放大（電阻率測量，過套管電阻率CHFR）；非線性電路（如乘法器，模擬運算器），積分器；電荷放大（包括某些積分器、采樣保持器）需要極高的Zi（GΩ級），極小的輸入電流（pA級）2、測井數據采集主要使用什么類型的ADC？其主要技術指標有哪些？試利用所學知識設計AD7892與i8051單片機之間的接口電路。（1）A/D轉換的基本原理：采樣，保持，量化，編碼。（2）高精度ADC類型有積分型ADC，ΣΔ型ADC（線性脈沖編碼調制LPCM），逐次比較型（successiveapproximation）ADC等。高速ADC的基本類型有直接比較，快閃，閃電，閃爍型等。其中，1）積分型ADC通過對零，定時積分，定斜積分，計數定時等實現