Динамический диапазон аппаратуры всп цск-18 icon

Динамический диапазон аппаратуры всп цск-18


Смотрите также:
Плагины Waves. Часть Динамическая обработка звука...
Ю. Д. Мирзоян*, А. Г. Курочкин**, Д. М. Соболев...
И. А. Соколов, Ю. А. Степченков, В. С. Петрухин, Ю. Г. Дьяченко, В. Н. Захаров...
Динамический диапазон лестничных полосовых активных фильтров с поэлементной имитацией...
Огарантиях производителя Вопросы и ответы...
3. 8 Динамический бедренный винт (dhs, Dynamic Hip Screw) и динамический мыщелковый винт (dcs...
«Конструирование радиоэлектронной аппаратуры»...
Развитие техники и методики всп на основе разработки скважинных телеметрических систем...
Оао «Новоаннинский завод электромедицинской аппаратуры»...
Шаг 1: Разберитесь со своими переживаниями и размышлениями по поводу всп вашего ребенка...
Обоснование основных требований к аппаратуре ингкс и наземной системе регистрации...
Моделирование сложного коллектора методами комплексной 3Д сейсмики...



Загрузка...
скачать

ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН АППАРАТУРЫ ВСП ЦСК-18


Е.А.Виноградов, И.Н.Усов, А.Д.Чигрин.

ООО «НИИморгефизика-сервис.ком» г. Мурманск.

DYNAMIC RANGE OF VSP TSK-18 AQUISITION SYSTEM


Y.A.Vinogradov, I.N.Usov, A.D.Chigrin

NIImorgeofizika-service.com, Murmansk City, Russia


Аннотация

Опираясь на собственный опыт работ ВСП и анализ опубликованных данных, авторы пытаются ответить на вопрос, какие характеристики скважинной аппаратуры в большей степени служат повышению качества регистрации данных. Каким образом можно повысить ее канальность и термостойкость, не снижая требований к качеству материала.


Abstract

Basing on own experience of VSP operations and the analysis of the published data, the authors try to answer a question as to what borehole equipments characteristics serve improvement of data quality recording in the greater degree, and how it is possible to increase it recording channels number and thermal resistance, not reducing requirements to quality of a material.


Одной из ключевых технических характеристик аппаратуры ВСП является динамический диапазон (ДД), который, теоретически, должен с запасом покрывать ДД сейсмического сигнала. На практике, однако, пока не существует приборов, отвечающих этому требованию. Перекрытие верхней границы ДД сигнала больших трудностей не представляет. Проблемы возникают со слабыми сигналами. Нижняя граница ДД сигнала, как правило, на несколько порядков ниже собственных шумов прибора. Это означает, что одним из направлений совершенствования аппаратуры ВСП остается повышение пороговой чувствительности (снижения уровня собственных шумов), и расширения т.о. ДД приборов.

Анализ технических характеристик аппаратуры ВСП различных поколений, представленных на рынке услуг, показывает, что существует широкий разброс их динамических параметров. Такая ситуация дезориентирует потребителей и создает известную неопределенность для разработчиков, особенно на начальном этапе проектирования прибора ВСП, поскольку зачастую трудно понять какие именно параметры аппаратуры наиболее значимы и к каким желаемым значениям их надо «тянуть», чтобы повысить потребительскую стоимость прибора в целом.

Однако, широкий ДД не гарантирует точной передачи малых полезных сигналов на фоне высоко амплитудных помех. Способность аппаратуры регистрировать малые сигналы на фоне больших сигналов называется «мгновенный динамический диапазон» (МДД). МДД определен в работе [1] как величина обратная динамической разрешающей способности, т.е. логарифм отношения регистрируемого сигнала к величине совокупных шумов, или погрешности измерений. Последняя величина складывается из суммы нелинейных, фазовых и прочих искажений тракта записи.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) для наиболее распространенных на данный момент геофонов GS-20DX, GS-32DX оценивается величиной 0,5 – 0,08%, или 46 – 62 дБ в испытательном режиме с выходным сигналом 360 мВ. При работах ВСП входные воздействия на датчик в сотни раз слабее испытательного сигнала завода- изготовителя, следовательно, нелинейные искажения датчика станут значительно ниже.

ДД входных сигналов при работах ВСП в нефтегазовых скважинах обычно находится в пределах 50 нВ – 5 мВ (100 дБ). Для определения МДД сигнала в разведочном горизонте можно воспользоваться результатами, полученными в работе [2], где показано, что отношение сигнал/шум равное значению 20 (26 дБ) считается минимально достаточным для построения изображений околоскважинного пространства. Исходя из этого, МДД прибора величиной более 46 дБ можно считать вполне приемлемым.

Скромная величина данного показателя объясняет, почему до сих пор находят практическое применение приборы с время-импульсной передачей данных, и не наблюдается радикального роста качества данных от использования 24-х разрядных АЦП.

Основные динамические характеристики прибора по их степени значимости можно расположить следующим образом:

-пороговая чувствительность (уровень шума)

-динамический диапазон

-мгновенный динамический диапазон

Высокая термостойкость (желательно 150°С) вынуждает применить в скважинном приборе АЦП нужной канальности с экономичным энергопотреблением пусть даже ограниченной разрядности. В тоже время желательно иметь такое число разрядов АЦП, чтобы не возникло необходимости в использовании быстродействующей схемы МАРУ. Обычно схема МАРУ является источником помех большого уровня проникающих на вход АЦП. В ином случае будет трудно обеспечить требуемый МДД, сохранить малое энергопотребление и низкий фон помех внутри прибора.

Входной усилитель во входном каскаде следует подобрать с уровнем шума в 3 раза ниже, чем уровень тепловых шумов датчика. Тогда вклад шума входного усилителя в шум датчика составит около 10%, что сохранит пороговую чувствительность прибора. Коэффициент усиления входного усилителя выбирается из компромиссных соображений с учетом обеспечения максимально возможного ДД входного сигнала, но с соблюдением прежнего требования, чтобы шум квантования АЦП не превысил шум датчика более чем на 10%.

Для выполнения этого условия вполне достаточно 3-х разрядов АЦП. [3] При таком подходе входной каскад и АЦП вносят в шум датчика равные по вкладу добавки. Но они сведены к минимуму, поскольку схема будет содержать минимум элементов при незначительном энергопотреблении. Недостающая часть диапазона входных сигналов может быть дополнена введением 1 – 2-х ступеней переключаемого коэффициента усиления во входном каскаде.

Как было показано выше, МДД сигнала ВСП имеет небольшую величину. Этим обстоятельством можно воспользоваться для увеличения канальности скважинного зонда. С этой целью в скважинном приборе 19-разрядные цифровые данные от АЦП упаковываются в 15-ти разрядный формат (мантисса – 12р + знак + 2р порядок). Ограничение 15-тью разрядами связано с необходимостью добавления в 16-ти разрядное слово бита четности.

Процедура упаковки вносит в исходный сигнал небольшую погрешность величиной 0,02% (-74 дБ), что не сказывается на качестве работ.

В ходе поверок и анализа скважинных данных по работам ВСП в различных регионах установлено, что аппаратура ЦСК-18 имеет следующие динамические характеристики:

- входные шумы – 50 нВ

- динамический диапазон – 111 дБ

- мгновенный динамический диапазон – 62 дБ

Как видно, последние два показателя выше естественного ДД сигналов.

Здесь изложен подход, использованный авторами при конструировании аппаратуры ЦСК-18 пятилетней давности. При современной элементной базе он может иным, но приоритеты, о которых говорилось вначале, на наш взгляд не изменились. Сростом глубины разведочных скважин термостойкость и высокая пороговая чувствительность аппаратуры ВСП еще долго останутся востребованными на рынке услуг.

На Рис. 1 отображены паспортные динамические характеристики геофонов и аппаратуры ЦСК-18 в графическом виде применительно к реально наблюденным и испытательным сигналам. Линии 3, 4, 5 приведены к испытательному сигналу завода-изготовителя геофонов указанному в их рекламных проспектах. Линии 7, 8, 9 приведены к уровню сигнала верхнего разведочного горизонта.


Выводы

На основе анализа технических характеристик различных видов сейсморазведочной аппаратуры и скважинных данных выработаны требования к динамическим характеристикам аппаратуры ЦСК-18, обоснована их приоритетность, что легло в основу конструирования прибора.

Результаты скважинных работ подтвердили правильность использованного подхода, и установили соответствие динамических характеристик аппаратуры ЦСК-18 естественному динамическому диапазону сигналов при работах ВСП с использованием импульсных источников возбуждения.





Рис 1. Динамические характеристики геофонов и аппаратуры ЦСК-18


1. ДД сигналов наземной сейсморазведки

2. ДД геофона (с учетом теплового шума)

3, 4, 5. МДД группы геофонов GS32DX, геофона GS32DX и

GS20DX

6. ДД аппаратуры ЦСК-18 (с учетом входного шума)

7. МДД разведочного горизонта

8. МДД упакованных данных

9. МДД аппаратуры ЦСК-18 (с учетом КНИ)


Список литературы

1. В.И.Шестаков, Ю.И.Ходычкин. «Динамическая разрешающая способность цифровых сейсмостанций». Разведочная геофизика, вып. 89- М.: Недра, 1980 с 25-33

2. К.В.Баранов, А.К.Душутин. Оценка разрешающей способности ВСП с использованием математического моделирования. Гальперинские Чтения – 2001. Москва, ЦГЭ. Сборник рефератов.

3. С.В.Самсоненко. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. М, Военное издательство, 1




Скачать 55.16 Kb.
оставить комментарий
Дата07.12.2011
Размер55.16 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх