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摘 要：本文在简单介绍XMAC-II测井仪原理及结构的基础上，重点阐述XMAC-II测井仪在实际测井中的参数选择和设置。
关键词：XMAC-II；单极；偶极；交叉偶极
1 XMAC-II测井仪组成结构及工作原理概述
XMAC-II交叉偶极子阵列声波测井仪（The Multipole Array Acoustilog Instrument）是单极阵列与偶极子阵列的组合。1678BA发射阵列由两个交叉摆放偶极声源，以及在偶极声源上下各有一个单极声源组合而成。
1678MB接收阵列由8组32片状偶极接收传感器组合而成。当测井系统选择了偶极交叉测井模式时，由1677EA产生采集控制信号，激发1678FA激励电路产生发射器激励高压，使得单极发射器、偶极发射器按顺序依次工作，产生声源。1678MB上的接收阵列采集所感应到的声信号。仪器工作是分时进行的，当X方向（TX3）偶极源发射时，X，Y方向接收器分别接收到信号：XX、XY；当Y方向（TX4）偶极源发射时，X，Y方向接收器分别接收到信号：YX、YY，因此每组接收器在每一记录点可记录4个偶极波形。当上单极发射源（TX1）工作时，在1678MB上只有R1、R2、R3、R4四组接收器工作，记录四道全波波形用来计算地层纵波时差。当下单极发射源（TX2）工作时，在1678MB上八组接收器工作，记录八道全波列波形。因此，在仪器测量的每一个记录点，仪器共记录4*8+4+8=44个波形。
2 交叉偶极子声波数据采集的参数设置
DISPLAY：显示参数表的状态。该选项为下拉菜单，其中提供了四个选择：MASTER：显示磁盘中该控制表的各项参数。UPLOAD（上传）：显示最新上传到地面的仪器的各项参数表。EDIT（编辑）：用户编辑的参数表，编辑的参数表可以用来下传到仪器中。SAVED（存储）：用来将参数表存储到磁盘中。在该选项中只有选择EDIT时，下面的各个输入窗口是可以进行修改的。只有用EDIT 修改后的参数才可以用DOWNLOAD（下传）下传到仪器当中。
SUBSET（采集子集）：可以根据要求采集的信息来选择合适的采集子集：SUBSET2，可以用来采集声波的单极时差。SUBSET9，用来采集时差和全波列信息。SUBSET1用来采集偶极数据信息。
UPLOAD（上传）：将仪器内部的子集数据上传到地面采集系统。当采集系统开始记录模式后，系统自动转为UPLOAD模式，并且将上传的信号记录在测井的原始数据文件当中。
DOWNLOAD（下传）：用来将该表中的各项参数发送到仪器当中。
COPY TO EDIT：将磁盘中的控制表或仪器上传来的控制表复制到EDIT的缓冲区中，在进行修改后，就可以直接下传到仪器中。
SAVED和RECALL：用来将修改的参数表存盘和将已经存盘的参数表调出来。
AGC：用来打开或关闭自动增益校正功能。
SUBCYCLE LENGTH：两次发射的间隔时间。可选择为50或100μs，一般情况下，选择为 50μs。只有在测井环境非常恶劣时才选择为100μs时，此时测速将减慢一半。
DSP FILTER：选择是否采用井下仪器中的DSP（数字信号处理器）进行数字滤波。一般都设为采用。
MOVE OUT：声波经过接收阵列中两个接收器的间距所用的时间。该值的设置要根据地层的实际情况进行设定，一般采用将第一道与第二道首波到达时间的差值除三，作为设定值，这样每道波形的数字化部分的比例都是一致的。
SAMPLING RATE：采样率，在通常的情况下，需要使用提供的默认值，或者可以使用8的倍数，这样DSP才可以工作。
AGC WINDOW：仪器中使用自动增益控制是使该仪器达到最大的动态范围。
AGC WINDOWS STEP：可以看到在控制表单中AGC窗口后有上和下两个箭头，每次按这兩个箭头，窗口长度值将增加或降低，而每次增加降低的值则由该项进行确定。
RX DELAY：该值是指从发射同步开始到对波形开始进行数字化的延迟时间。对于只进行时差采集，如果延迟设为0，则数字化信号的大部分都被浪费在无用的信号上了，因此在进行时差测量时要使该延迟在波形的首波的前100-200μs处。可以看出该值的设定就是AGC窗口的开始位置。而对于全波采集，该值的设定应该为0，防止首波被丢失。
3 测井仪软件总体设计
总体设计要做的工作主要包括：进行模块划分，建立模块层次结构、调用关系，设计系统接口及人机界面等。
3.1下位机软件总体设计
本试井软件系统包含键盘操作、液晶屏幕显示和主板控制的小型系统，下面就本系统的模块设计、液晶显示界面设计、主程序的总体结构设计和键盘接口程序设计分别加以介绍。
3.1.1.下位机软件的模块设计。本系统主要由六大模块组成：测量、查询、回放（上传到PC机）、计算、标定和驱动大型打印机打印波形。
1）测量模块。测量部分主要完成对反射波和功图信号（位移信号和载荷信号）的采集处理、显示和存储。为了测出正确的波形，应当有一个合理的数据采集方法。数据处理部分也是本模块的重要组成部分。测井深的反射波信号时外界干扰比较大，应添加硬件模拟滤波器，同时软件设计中也需进行采样数据处理：而对于载荷和位移信号由于外界干扰小，为了输出准确平滑的功图曲线，在软件设计中考虑了功图数据的数字滤波算法。
2）查询模块。通过查询功能可以查询最近所测的若干口井的反射波波形和功图资料（根据井号调出显示），并可查询最近所计算过的液深数据（通过查询液深列表）。
3）回放模块。将所存储的反射波波形或功图资料上传到PC机，PC机的接收程序由高级语言VC编写，可实现液面和功图波形显示、液深计算、打印输出等功能。 4）计算模块。将测得的反射波波形通过接箍波法或音标法计算出油井的液面深度。接箍波法是通过在反射波上确定三条直线，其中前两条直线用来确定两个采样点间对应的实际距离，另外一条直线确定液面波的位置；音标法是通过在反射波上确定两条直线，一条用来确定音标的位置（两个采样点间对应的实际距离也就确定了），另一条确定液面的位置。
5）标定模块。为了保证测量的准确性，减小由于零漂等原因造成的误差，应该定期对仪器进行标定。以标定载荷为例说明标定的方法，输入两个标准的载荷，测得它们对应的采样值，由于所用器件均为线性器件，两点确定一条直线，以后测得采样值可直接代入直线求其对应的实际载荷值。
3.1.2.液晶显示界面的总体设计。需要设计的界面众多，既有文本显示方式又有图形显示方式，工作量相当大。可以将一些显示相似的界面设计成通用的，例如可以将测量中的波形显示界面与查询、计算功能中的波形显示界面共用。液晶界面显示程序是根据界面设计要求，在液晶屏幕的对应坐标位置上写入字符（文本方式）或点（图形方式）。液晶屏幕上写字符的方法是：首先在液晶模块内部的RAM中建立所需字符的字模库CGRAM，并分配一个代码。计算字符在液晶屏幕上的具体地址，具体地址=首地址+纵坐标×屏幕宽度（字节宽度）+横坐标，液晶首址在64K空间内根据字模的大小可任意选取。将字符代码写入字符液晶屏幕地址，即可显示。
3.1.3.主程序的总体结构设计。系统上电后，首先初始化一些寄存器变量，然后进入主循环程序。主循环部分采用Windows消息循环原理，即有事件触发才进入相应的处理程序。主循环部分首先判断上位机有无通讯测试请求，若有请求则发送应答信号；否则进入下一部分。接下来需要判断有无键按下，若有键按下则进入相应的键盘处理程序；否则继续循环。
3.1.4.键盘接口程序设计。界面及界面处理程序是程序的重要组成部分，而程序从一个界面进入另外一个界面以及对该界面进行相应的处理，都需要用到键盘扫描程序。键盘扫描程序提供一个接口，即当某一个键按下时，都有一个相应的值与之对应。键盘扫描程序是主循环的一部分，也是整个程序的基础，因此，设计一个准确可靠的键盘扫描程序是必要的。
3.2上位机软件总体设计。上位机程序采用VC编写，接收下位机发送来的数据并保存，具有液面和功图显示、液深计算、打印输出等功能。
3.2.1.数据接收部分。采用VC提供的MSCOMM控件，首先進行通讯测试（以检查线路连接是否完好），若通讯测试成功，则按照下位机发送数据的格式接收液面或功图数据，并将之存入文件。
3.2.2.查询部分。查询接收到的功图或液面数据，可按井号或测量日期进行查询，并将其波形显示。
3.2.3.显示和打印波形部分。在显示器或打印纸（不同的DC）上显示或打印某口井的液面或功图波形。
4 总结及建议
1）XMAC-II探头上的皮囊很容易刮破，并且在高压气井中容易发生气侵，严重时会损坏仪器，如果能换成波纹管，将很好的避免这些问题。
2）由于XMAC-II资料对转圈要求较高，防止仪器旋转要在顶部加3944防转短接，必要时下测测量也是缓解转圈超标的有效办法。
参考文献
[1]李凯军等，正交偶极声波测井技术在碎屑岩储层评价中的应用初探[J].中国海上油气，2003.
[2]王玉娟等，梨树断陷金山地区低渗透储层油气识别技术与试油优选评价[R]，2013.
（作者单位：中海油田服务股份有限公司油田技术事业部）
关键词：XMAC-II；单极；偶极；交叉偶极
1 XMAC-II测井仪组成结构及工作原理概述
XMAC-II交叉偶极子阵列声波测井仪（The Multipole Array Acoustilog Instrument）是单极阵列与偶极子阵列的组合。1678BA发射阵列由两个交叉摆放偶极声源，以及在偶极声源上下各有一个单极声源组合而成。
1678MB接收阵列由8组32片状偶极接收传感器组合而成。当测井系统选择了偶极交叉测井模式时，由1677EA产生采集控制信号，激发1678FA激励电路产生发射器激励高压，使得单极发射器、偶极发射器按顺序依次工作，产生声源。1678MB上的接收阵列采集所感应到的声信号。仪器工作是分时进行的，当X方向（TX3）偶极源发射时，X，Y方向接收器分别接收到信号：XX、XY；当Y方向（TX4）偶极源发射时，X，Y方向接收器分别接收到信号：YX、YY，因此每组接收器在每一记录点可记录4个偶极波形。当上单极发射源（TX1）工作时，在1678MB上只有R1、R2、R3、R4四组接收器工作，记录四道全波波形用来计算地层纵波时差。当下单极发射源（TX2）工作时，在1678MB上八组接收器工作，记录八道全波列波形。因此，在仪器测量的每一个记录点，仪器共记录4*8+4+8=44个波形。
2 交叉偶极子声波数据采集的参数设置
DISPLAY：显示参数表的状态。该选项为下拉菜单，其中提供了四个选择：MASTER：显示磁盘中该控制表的各项参数。UPLOAD（上传）：显示最新上传到地面的仪器的各项参数表。EDIT（编辑）：用户编辑的参数表，编辑的参数表可以用来下传到仪器中。SAVED（存储）：用来将参数表存储到磁盘中。在该选项中只有选择EDIT时，下面的各个输入窗口是可以进行修改的。只有用EDIT 修改后的参数才可以用DOWNLOAD（下传）下传到仪器当中。
SUBSET（采集子集）：可以根据要求采集的信息来选择合适的采集子集：SUBSET2，可以用来采集声波的单极时差。SUBSET9，用来采集时差和全波列信息。SUBSET1用来采集偶极数据信息。
UPLOAD（上传）：将仪器内部的子集数据上传到地面采集系统。当采集系统开始记录模式后，系统自动转为UPLOAD模式，并且将上传的信号记录在测井的原始数据文件当中。
DOWNLOAD（下传）：用来将该表中的各项参数发送到仪器当中。
COPY TO EDIT：将磁盘中的控制表或仪器上传来的控制表复制到EDIT的缓冲区中，在进行修改后，就可以直接下传到仪器中。
SAVED和RECALL：用来将修改的参数表存盘和将已经存盘的参数表调出来。
AGC：用来打开或关闭自动增益校正功能。
SUBCYCLE LENGTH：两次发射的间隔时间。可选择为50或100μs，一般情况下，选择为 50μs。只有在测井环境非常恶劣时才选择为100μs时，此时测速将减慢一半。
DSP FILTER：选择是否采用井下仪器中的DSP（数字信号处理器）进行数字滤波。一般都设为采用。
MOVE OUT：声波经过接收阵列中两个接收器的间距所用的时间。该值的设置要根据地层的实际情况进行设定，一般采用将第一道与第二道首波到达时间的差值除三，作为设定值，这样每道波形的数字化部分的比例都是一致的。
SAMPLING RATE：采样率，在通常的情况下，需要使用提供的默认值，或者可以使用8的倍数，这样DSP才可以工作。
AGC WINDOW：仪器中使用自动增益控制是使该仪器达到最大的动态范围。
AGC WINDOWS STEP：可以看到在控制表单中AGC窗口后有上和下两个箭头，每次按这兩个箭头，窗口长度值将增加或降低，而每次增加降低的值则由该项进行确定。
RX DELAY：该值是指从发射同步开始到对波形开始进行数字化的延迟时间。对于只进行时差采集，如果延迟设为0，则数字化信号的大部分都被浪费在无用的信号上了，因此在进行时差测量时要使该延迟在波形的首波的前100-200μs处。可以看出该值的设定就是AGC窗口的开始位置。而对于全波采集，该值的设定应该为0，防止首波被丢失。
3 测井仪软件总体设计
总体设计要做的工作主要包括：进行模块划分，建立模块层次结构、调用关系，设计系统接口及人机界面等。
3.1下位机软件总体设计
本试井软件系统包含键盘操作、液晶屏幕显示和主板控制的小型系统，下面就本系统的模块设计、液晶显示界面设计、主程序的总体结构设计和键盘接口程序设计分别加以介绍。
3.1.1.下位机软件的模块设计。本系统主要由六大模块组成：测量、查询、回放（上传到PC机）、计算、标定和驱动大型打印机打印波形。
1）测量模块。测量部分主要完成对反射波和功图信号（位移信号和载荷信号）的采集处理、显示和存储。为了测出正确的波形，应当有一个合理的数据采集方法。数据处理部分也是本模块的重要组成部分。测井深的反射波信号时外界干扰比较大，应添加硬件模拟滤波器，同时软件设计中也需进行采样数据处理：而对于载荷和位移信号由于外界干扰小，为了输出准确平滑的功图曲线，在软件设计中考虑了功图数据的数字滤波算法。
2）查询模块。通过查询功能可以查询最近所测的若干口井的反射波波形和功图资料（根据井号调出显示），并可查询最近所计算过的液深数据（通过查询液深列表）。
3）回放模块。将所存储的反射波波形或功图资料上传到PC机，PC机的接收程序由高级语言VC编写，可实现液面和功图波形显示、液深计算、打印输出等功能。 4）计算模块。将测得的反射波波形通过接箍波法或音标法计算出油井的液面深度。接箍波法是通过在反射波上确定三条直线，其中前两条直线用来确定两个采样点间对应的实际距离，另外一条直线确定液面波的位置；音标法是通过在反射波上确定两条直线，一条用来确定音标的位置（两个采样点间对应的实际距离也就确定了），另一条确定液面的位置。
5）标定模块。为了保证测量的准确性，减小由于零漂等原因造成的误差，应该定期对仪器进行标定。以标定载荷为例说明标定的方法，输入两个标准的载荷，测得它们对应的采样值，由于所用器件均为线性器件，两点确定一条直线，以后测得采样值可直接代入直线求其对应的实际载荷值。
3.1.2.液晶显示界面的总体设计。需要设计的界面众多，既有文本显示方式又有图形显示方式，工作量相当大。可以将一些显示相似的界面设计成通用的，例如可以将测量中的波形显示界面与查询、计算功能中的波形显示界面共用。液晶界面显示程序是根据界面设计要求，在液晶屏幕的对应坐标位置上写入字符（文本方式）或点（图形方式）。液晶屏幕上写字符的方法是：首先在液晶模块内部的RAM中建立所需字符的字模库CGRAM，并分配一个代码。计算字符在液晶屏幕上的具体地址，具体地址=首地址+纵坐标×屏幕宽度（字节宽度）+横坐标，液晶首址在64K空间内根据字模的大小可任意选取。将字符代码写入字符液晶屏幕地址，即可显示。
3.1.3.主程序的总体结构设计。系统上电后，首先初始化一些寄存器变量，然后进入主循环程序。主循环部分采用Windows消息循环原理，即有事件触发才进入相应的处理程序。主循环部分首先判断上位机有无通讯测试请求，若有请求则发送应答信号；否则进入下一部分。接下来需要判断有无键按下，若有键按下则进入相应的键盘处理程序；否则继续循环。
3.1.4.键盘接口程序设计。界面及界面处理程序是程序的重要组成部分，而程序从一个界面进入另外一个界面以及对该界面进行相应的处理，都需要用到键盘扫描程序。键盘扫描程序提供一个接口，即当某一个键按下时，都有一个相应的值与之对应。键盘扫描程序是主循环的一部分，也是整个程序的基础，因此，设计一个准确可靠的键盘扫描程序是必要的。
3.2上位机软件总体设计。上位机程序采用VC编写，接收下位机发送来的数据并保存，具有液面和功图显示、液深计算、打印输出等功能。
3.2.1.数据接收部分。采用VC提供的MSCOMM控件，首先進行通讯测试（以检查线路连接是否完好），若通讯测试成功，则按照下位机发送数据的格式接收液面或功图数据，并将之存入文件。
3.2.2.查询部分。查询接收到的功图或液面数据，可按井号或测量日期进行查询，并将其波形显示。
3.2.3.显示和打印波形部分。在显示器或打印纸（不同的DC）上显示或打印某口井的液面或功图波形。
4 总结及建议
1）XMAC-II探头上的皮囊很容易刮破，并且在高压气井中容易发生气侵，严重时会损坏仪器，如果能换成波纹管，将很好的避免这些问题。
2）由于XMAC-II资料对转圈要求较高，防止仪器旋转要在顶部加3944防转短接，必要时下测测量也是缓解转圈超标的有效办法。
参考文献
[1]李凯军等，正交偶极声波测井技术在碎屑岩储层评价中的应用初探[J].中国海上油气，2003.
[2]王玉娟等，梨树断陷金山地区低渗透储层油气识别技术与试油优选评价[R]，2013.
（作者单位：中海油田服务股份有限公司油田技术事业部）