本发明涉及石油勘探领域，尤其涉及一种随钻核磁共振测井仪器主控系统与装置。
背景技术：
在油气田勘探、开发过程中，钻井之后需要进行测井，从而使工作人员对井下的油气储藏情况进行及时了解，以便后续对油田的开采。
现有的核磁共振测井仪器一般都采用电缆传输，即在钻井完工之后，通过电缆将核磁共振测井仪器放入井中，以实现对井下的油气储藏资料进行获取。
但是，由于钻井过程中要用钻井液循环，带出钻碎的岩屑，钻井液滤液总要侵入地层。因此，钻井完成之后再通过电缆传输的方式进行测井，地层的各种参数与刚钻开地层时有所差别，因此，测量结果往往不准确，会给后续油田开采工作带来不便。
技术实现要素：
本发明提供一种随钻核磁共振测井仪器主控系统与装置，用于解决现有技术中核磁共振测井仪器一般都采用电缆传输完成测井而导致的测量结果不准确的缺陷。
本发明的第一个方面是提供一种随钻核磁共振测井仪器主控系统，包括：设置在井下钻具中的数字信号处理器、辅助测量模块、脉冲信号发生模块与存储器；其中，
所述数字信号处理器分别与设置在地面的上位机、辅助测量模块、脉冲信号发生模块通信连接，用于接收并解析所述上位机发送的控制指令，根据所述控制指令控制所述辅助测量模块完成辅助测量，并根据所述控制指令控制所述脉冲信号发生模块发射脉冲信号；
所述存储器与所述脉冲信号发生模块通信连接，所述脉冲信号发生模块还用于采集井下地层由于脉冲信号激发产生的回波信号，并将所述回波信号发送至所述存储器进行存储；
所述数字信号处理器还用于根据所述上位机发送的信号获取指令从所述存储器中获取所述回波信号并返回至所述上位机。
进一步地，所述随钻核磁共振测井仪器主控系统还包括数字信号频率生成器；
所述数字信号频率生成器分别与所述脉冲信号发生模块、所述辅助测量模块以及所述数字信号处理器通信连接，用于为所述脉冲信号发生模块、所述辅助测量模块以及所述数字信号处理器提供统一的时钟信号。
进一步地，所述脉冲信号发生模块包括第一信号处理模块，用于对所述脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。
进一步地，所述脉冲信号发生模块还包括第二信号处理模块，用于对所述回波信号进行暂时存储，并通过数字相敏检波算法对所述回波信号进行处理。
进一步地，所述数字信号处理器包括第三信号处理模块，用于对所述回波信号进行数据反演以及数据压缩处理。
进一步地，所述数字信号处理器还包括通信模块；
所述通信模块分别与所述第三信号处理模块以及所述上位机通信连接，用于将所述第三信号处理模块经过数据反演以及数据压缩处理之后的回波信号发送至所述上位机。
进一步地，所述上位机与所述数字信号处理器通过rs485串行总线通信连接。
进一步地，所述控制指令包括脉冲序列参数以及隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号，所述脉冲序列参数用于控制所述脉冲信号发生模块发射与所述脉冲序列参数对应的脉冲信号；
所述隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号分别用于控制所述第一信号处理模块对所述脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。
进一步地，所述辅助测量包括加速度测量、井斜测量以及角度测量；
所述辅助测量模块还用于实时将辅助测量数据发送至所述数字信号处理器，以使所述数字信号处理器将所述辅助测量数据返回至所述上位机。
本发明的另一个方面是提供一种随钻核磁共振测井装置，其特征在于，包括井下钻具与井上数据处理设备；
所述井下钻具中设置有如上述的随钻核磁共振测井仪器主控系统；
所述井上数据处理设备为设置在地面上的上位机。
本发明提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统与装置，包括设置在井下钻具中的数字信号处理器、辅助测量模块、脉冲信号发生模块以及存储器，数字信号处理器通过接收设置在地面的上位机发送的控制指令，并根据控制指令控制辅助测量模块完成辅助测量，控制脉冲信号发生模块发射脉冲信号，并接收井下地层由于发射脉冲信号激励产生的回波信号并将回波信号发送至存储器进行存储，以使存储器将回波信号返回至上位机。由于随钻核磁共振测井仪器主控系统可以随钻井仪器一起深入地面，因此，随钻核磁共振测井仪器主控系统获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，测量结果较为准确。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统的结构示意图；
图3为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井装置的结构示意图。
附图标记：
1-上位机；2-数字信号处理器；3-辅助测量模块；
4-脉冲信号发生模5-存储器；6-随钻核磁共振测井仪器块；主控系统；
7-数字信号频率生成8-井下钻具；9-井上数据处理设备；器；
10-随钻核磁共振测井装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统的结构示意图；图2为本发明另一实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统的结构示意图，如图1至图2所示，所述随钻核磁共振测井仪器主控系统包括：设置在井下钻具中的数字信号处理器、辅助测量模块、脉冲信号发生模块与存储器；其中，
所述数字信号处理器分别与设置在地面的上位机、辅助测量模块、脉冲信号发生模块通信连接，用于接收并解析所述上位机发送的控制指令，根据所述控制指令控制所述辅助测量模块完成辅助测量，并根据所述控制指令控制所述脉冲信号发生模块发射脉冲信号；
所述存储器与所述脉冲信号发生模块通信连接，所述脉冲信号发生模块还用于采集井下地层由于脉冲信号激发产生的回波信号，并将所述回波信号发送至所述存储器进行存储；
所述数字信号处理器还用于根据所述上位机发送的信号获取指令从所述存储器中获取所述回波信号并返回至所述上位机。
在本实施例中，随钻核磁共振测井仪器主控系统6中设置有设置在井下钻具8中的数字信号处理器2、辅助测量模块3以及脉冲信号发生模块4，数字信号处理器2分别与设置在地面的上位机1、辅助测量模块3、脉冲信号发生模块4通信连接，其中，上位机1用于完成人机交互，其可以接受用户的控制指令与回波信号获取指令，并将控制指令发送至数字信号处理器2。数字信号处理器2用于将控制指令解析为辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4能够识别的语句，并将解析后的控制指令转发至辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4，以使辅助测量模块3根据该控制指令完成辅助测量部分，并使脉冲信号发生模块4根据该控制指令发射脉冲信号。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，所述控制指令包括脉冲序列参数，所述脉冲序列参数用于控制所述脉冲信号发生模块4发射与所述脉冲序列参数对应的脉冲信号。
具体地，控制指令包括脉冲序列参数，脉冲序列参数包括但不限于待设置脉宽、脉长、回波个数等参数来控制磁场强度。数字信号处理器2可以将控制指令解析为辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4能够识别的语句，从而使脉冲信号发生模块4根据该控制指令中包括的脉冲序列参数发射与该脉冲序列参数对应的脉冲信号，具体地，脉宽、脉长以及回波个数等参数可以有用户自行设置。
脉冲信号发生模块4发射脉冲信号之后，井下的地质结构会根据该脉冲信号产生回波信号，脉冲信号发生模块4还可以用于采集地质结构产生的回波信号。此外，随钻核磁共振测井仪器主控系统6还包括存储器5，存储器5分别于脉冲信号发生模块4以及数字信号处理器2通信连接，脉冲信号发生模块4采集到回波信号之后，可以将回波信号存储至存储器5中，等待用户调取。上位机1还可以接收用户发送的信号获取指令，并将信号获取指令发送至数字信号处理器2，数字信号处理器2解析该信号获取指令，并根据该信号获取指令从存储器5获取回波信号，并将该回波信号返回至上位机1，以供用户进行查看。
需要说明的是，该存储器5为flash存储器。辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4均可以由现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)来实现，作为一种可以实施的方式，上述两个模块也可以由其他硬件来实现，本发明在此不做限制。
作为一种可以实施的方式，一方面存储器5可以根据数字信号处理器2发送的信号获取指令将回波信号发送至数字信号处理器2，另一方面，随钻核磁共振测井仪器主控系统6中也可以设置有与存储器5通信连接的数字信号频率生成器7，以使存储器5可以定期将自身存储的回波信号发送至数字信号处理器2，以使数字信号处理器2将回波信号返回至上位机1以供用户查看，对井下状况有精确地了解。此外，为了进一步地提高获取的回波信号的精准度，与存储器5通信连接的数字信号频率生成器7可以向存储器5提供时钟信号，以使存储器5可以将自身存储的回波信号与当前的时间关联存储，从而能够提高回波信号与井深的关联度，方便用户对回波信号的后组处理。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，包括设置在井下钻具中的数字信号处理器、辅助测量模块、脉冲信号发生模块以及存储器，数字信号处理器通过接收设置在地面的上位机发送的控制指令，并根据控制指令控制辅助测量模块完成辅助测量，控制脉冲信号发生模块发射脉冲信号，并接收井下地质结构根据该脉冲信号产生的回波信号并将回波信号发送至存储器进行存储，以使存储器将回波信号返回至上位机。由于随钻核磁共振测井仪器主控系统可以随钻井仪器一起深入地面，因此，随钻核磁共振测井仪器主控系统获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，测量结果较为准确。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述随钻核磁共振测井仪器主控系统还包括数字信号频率生成器；
所述数字信号频率生成器分别与所述脉冲信号发生模块、所述辅助测量模块以及所述数字信号处理器通信连接，用于为所述脉冲信号发生模块、所述辅助测量模块以及所述数字信号处理器提供统一的时钟信号。
为了完成对底层地质情况的分析解释工作，测量数据需与井深完全对应，因此，需要精准的时钟信号，因此，数字信号频率生成器分别于脉冲信号发生模块、辅助测量模块以及数字信号处理器通信连接，从而能够为脉冲信号发生模块、辅助测量模块以及数字信号处理器提供统一的时钟信号，进而能够控制脉冲信号发生模块4按照时钟信号发射脉冲信号，从而能够提高回波信号与井深的关联度。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统通过设置与脉冲信号发生模块通信连接的数字信号频率生成器，从而能够控制脉冲信号发生模块按照时钟信号发射脉冲信号，能够提高回波信号与井深的关联度，进而能够提高对井下地质结构的测量精准度。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述脉冲信号发生模块包括第一信号处理模块，用于对所述脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。
在本实施例中，脉冲信号发生模块4还包括第一信号处理模块，用于对脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。在核磁共振测井仪器中，天线的恢复时间太长，干扰到回波信号的采集，所以采用泄放电路来进行天线能量的快速泄放。射频脉冲的发射和回波信号的接收采用同一天线，脉冲发射时天线两端的电压很高(几百伏至几千伏)，而回波信号的幅度非常小(几十纳伏至几十微伏)，所以在接收电路与天线之间需要进行隔离保护。因此，为了提高采集的回波信号的精准度，第一信号处理模块可以对已经发射的脉冲信号进行隔离，泄放以及衰减处理。需要说明的是，为了提高测井精准度，在进行正式测试之前，可以首先发射刻度控制信号，来测试随钻核磁共振测井仪器主控系统6的精准度，以便随时调节。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，通过在脉冲信号发生模块中设置第一信号处理模块，对脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理，从而能够提高采集的回波信号的精准度。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述控制指令包括脉冲序列参数以及隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号，所述脉冲序列参数用于控制所述脉冲信号发生模块发射与所述脉冲序列参数对应的脉冲信号；
所述隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号分别用于控制所述第一信号处理模块对所述脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。
在本实施例中，控制指令中除了脉冲序列参数以外，还包括隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号，隔离控制信号、泄放控制信号、衰减控制信号以及刻度控制信号分别用于控制第一信号处理模块对脉冲信号进行隔离、泄放、衰减以及刻度处理。从而为第一信号处理模块对信号的处理提供了基础。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述脉冲信号发生模块4还包括第二信号处理模块，用于对所述回波信号进行暂时存储，并通过数字相敏检波算法对所述回波信号进行处理。
在本实施例中，脉冲信号发生模块4还包括第二信号处理模块，用于对回波信号进行暂时存储，并通过数字相敏检波算法对回波信号进行处理。具体地，脉冲信号发生模块4中还设置有第二信号处理模块，用于对采集到的回波信号进行数字相敏检波算法的处理，从而能够减小采集的回波信号的噪声，提高信噪比。此外，由于采集到的回波信号无法及时进行数字相敏检波算法的处理，第二信号处理模块中的先进先出存储器(firstinputfirstoutput，简称fifo)要对采集到的回波信号进行暂时存储。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，通过在脉冲信号发生模块中设置第二信号处理模块，从而能够减小采集的回波信号的噪声，提高信噪比。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述数字信号处理器2包括第三信号处理模块，用于对所述回波信号进行数据反演以及数据压缩处理。
在本实施例中，由于随钻核磁共振测井仪器主控系统6采集到的回波信号还需上传至上位机1，随钻测井普遍利用泥浆脉冲发生器将数据上传至地面，数据上传效率一般为10bit/s左右，因此，在随钻核磁共振测井时，该数据上传速率往往无法将实时回波信号上传至地面，因此，数字信号处理器2根据用户的信号获取指令从存储器5获取到回波信号之后，需要对信号进行数据反演处理。此外，在对回波信号进行数据反演处理之后，为了进一步地提高数据上传效率，还可以对数据进行数据压缩。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，通过在数字信号处理器中设置第三信号处理模块，用于对从存储器中获取的回波信号进行数据反演与数据压缩处理，从而能够大大减少数据上传量，提高测井效率。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述数字信号处理器2还包括通信模块；
所述通信模块分别与所述第三信号处理模块以及所述上位机1通信连接，用于将所述第三信号处理模块经过数据反演以及数据压缩处理之后的回波信号发送至所述上位机1。
在本实施例中，数字信号处理器2中还设置有通信模块，该通信模块分别与上位机1以及第三信号处理模块通信连接，数字信号处理器2根据用户的信号获取指令从存储器5中获取回波信号并进行数据反演与数据压缩处理之后，可以通过通信模块将第三信号处理模块经过数据反演以及数据压缩处理之后的回波信号返回至上位机1，以使用户对该回波信号进行后续分析处理。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，通过在数字信号处理器中设置通信模块，从而能够将采集到的回波信号上传至上位机，以使用户对该回波信号进行后续处理。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述上位机1与所述数字信号处理器2通过rs485串行总线通信连接。
在本实施例中，上位机1与数字信号处理器2通过rs485通信连接，rs485采用差分信号负逻辑，+2v～+6v表示“0”，-6v～-2v表示“1”，能够实现点到点通信。因此，在数据传输过程中稳定性较好，传输效率较高。
进一步地，在上述任一实施例的基础上，所述辅助测量包括加速度测量、井斜测量以及角度测量；
所述辅助测量模块3还用于实时将辅助测量数据发送至所述数字信号处理器2，以使所述数字信号处理器2将所述辅助测量数据返回至所述上位机1。
在本实施例中，辅助测量模块3根据该控制指令完成辅助测量部分，具体地，辅助测量部分包括但不限于加速度测量、井斜测量以及角度测量。由于在实际测井过程中，钻井仪器加速度出现偏差、井斜以及角度出现偏差均会影响测量结果，因此，为了提高测量精准度，可以通过辅助测量模块3完成对加速度测量、井斜测量以及角度测量。进一步地，辅助测量模块3在进行加速度测量、井斜测量以及角度测量时，可以实时将辅助测量数据发送至数字信号处理器2，以使数字信号处理器2将辅助测量数据进行数据压缩之后返回至上位机1，从而实现对当前钻井加速度、井斜以及角度的调整。需要说明的是，上位机1接收到辅助测量数据之后，可以根据预存的标准加速度、井斜以及角度标准数据判断当前辅助测量数据是否在预设范围内，若在，则判定当前井下钻具8的钻井参数不需要进行调节，若不在，则上位机1可以自动根据预设的标准数据对当前钻井参数进行调节，作为一种可以实施的方式，上位机1接收到辅助测量数据之后，也可以由用户来判定当前的辅助测量参数是否在预设的标准范围内，若不在，则接收用户的测量参数设置指令，将用户设置的测量参数作为当前的测量参数对井下钻具8的加速度、井斜以及角度进行调整。
本实施例提供的随钻核磁共振测井仪器主控系统，通过辅助测量模块完成对加速度测量、井斜测量以及角度测量，并实时将辅助测量数据发送至数字信号处理器，以使数字信号处理器将辅助测量数据进行数据压缩之后返回至上位机，从而实现对当前钻井加速度、井斜以及角度的调整，进而能够提高测量精准度。
此外，随钻核磁共振测井仪器主控系统6中还设置有电池，用于为随钻核磁共振测井仪器主控系统6中的各个部分供电。
图3为本发明又一实施例提供的随钻核磁共振测井装置10的结构示意图，如图3所示，所述随钻核磁共振测井装置10包括井下钻具8与井上数据处理设备9；
所述井下钻具8中设置有如上述任一实施例中所述的随钻核磁共振测井仪器主控系统6；
所述井上数据处理设备9为设置在地面上的上位机1。
在本实施例中，随钻核磁共振测井装置10包括井下钻具8与井上数据处理设备9；所述井下钻具8中设置有如上述任一实施例中所述的随钻核磁共振测井仪器主控系统6；所述井上数据处理设备9为设置在地面上的上位机1。具体地，该随钻核磁共振测井仪器主控系统6中设置有设置在井下钻具8中的数字信号处理器2、辅助测量模块3以及脉冲信号发生模块4，数字信号处理器2分别与设置在地面的上位机1、辅助测量模块3、脉冲信号发生模块4通信连接，其中，上位机1用于完成人机交互，其可以接受用户的控制指令与回波信号获取指令，并将控制指令发送至数字信号处理器2。数字信号处理器2用于将控制指令解析为辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4能够识别的语句，并将解析后的控制指令转发至辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4，以使辅助测量模块3根据该控制指令完成辅助测量部分，并使脉冲信号发生模块4根据该控制指令发射脉冲信号。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，所述控制指令包括脉冲序列参数，所述脉冲序列参数用于控制所述脉冲信号发生模块4发射与所述脉冲序列参数对应的脉冲信号。
具体地，控制指令包括脉冲序列参数，脉冲序列参数包括但不限于待设置脉宽、脉长以及控制磁场强度。数字信号处理器2可以将控制指令解析为辅助测量模块3与脉冲信号发生模块4能够识别的语句，从而使脉冲信号发生模块4根据该控制指令中包括的脉冲序列参数发射与该脉冲序列参数对应的脉冲信号。
脉冲信号发生模块4发射脉冲信号之后，井下的地质结构会根据该脉冲信号产生回波信号，脉冲信号发生模块4还可以用于采集地质结构产生的回波信号。此外，随钻核磁共振测井仪器主控系统6还包括存储器5，存储器5分别于脉冲信号发生模块4以及数字信号处理器2通信连接，脉冲信号发生模块4采集到回波信号之后，可以将回波信号存储至存储器5中，等待用户调取。上位机1还可以接收用户发送的信号获取指令，并将信号获取指令发送至数字信号处理器2，数字信号处理器2解析该信号获取指令，并根据该信号获取指令从存储器5获取回波信号，并将该回波信号返回至上位机1，以供用户进行查看。
本实施例提供的随钻核磁共振测井装置，通过设置井下钻具及井上信号处理设备，由于随钻核磁共振测井仪器主控系统可以随井下钻具一起深入地面，因此，随钻核磁共振测井仪器主控系统获得的地层参数是刚钻开的地层参数，它最接近地层的原始状态，测量结果较为准确。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。