偶極橫波遠探測儀器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種偶極橫波遠探測儀器，主要由偶極橫波發(fā)射聲系、發(fā)射電子線路、隔聲體短節(jié)、偶極橫波陣列接收聲系、通訊與控制線路五部分組成。偶極橫波發(fā)射聲系負責把來自發(fā)射電子線路的高壓脈沖信號進行升壓并加到偶極發(fā)射換能器上完成偶極橫波信號的發(fā)射；發(fā)射電子線路根據偶極橫波陣列接收聲系的控制產生發(fā)射邏輯和發(fā)射高壓，并對發(fā)射高壓進行監(jiān)控；隔聲體短節(jié)負責有效隔離和衰減直達波；偶極橫波陣列接收聲系除根據通訊與控制線路產生發(fā)射與接收邏輯時序還對來自陣列接收換能器的聲波信號進行前置放大與濾波；通訊與控制線路負責井下與地面測井系統(tǒng)之間的通訊與信號的數(shù)字處理，進而得到遠離井眼的地質體構造、走向等地層信息。
【專利說明】
偶極橫波遠探測儀器
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于應用地球物理測井儀器技術領域，具體來說，本發(fā)明是一種遠距離探測偶極陣列聲波測井儀器，利用偶極橫波的發(fā)射和接收以探測井周地層中的地質構造或異常體。
現(xiàn)有技術
[0002]目前遠探測測井技術有聲、電兩種方法，電法遠探測由井中的儀器向地層發(fā)射低頻電磁波，用以探測井周圍地質異常體與背景地質電阻率的差異造成的電阻率異常，然而低頻電磁波的分辨率很低，所以電法遠探測往往只能感知異常體的存在而不能確定其位置。
[0003]目前聲學類勘探開發(fā)技術已經比較成熟，但傳統(tǒng)聲學測井儀器探測深度較淺，而地震勘探分辨率又過于低下，聲波遠探測測井技術可以很好地彌補兩者的不足。
[0004]聲波的遠探測技術分單極縱波和偶極橫波兩種。單極縱波的頻率一般在1kHz左右，較高頻率的聲波衰減過慢造成其探測范圍有限，約為數(shù)米到十數(shù)米的范圍，另外，由于單極的聲源輻射無方向性，因而該方法不能確定反射體的方位。偶極橫波遠探測是一種新型探測技術，其偶極發(fā)射換能器頻率約為IkHz?4kHz。偶極橫波遠探測的困難，聲波由井中輻射到井外，并被反射回到井中接收器接收，該聲波信號是一個十分微弱的信號，其振幅只為發(fā)射的幾十到幾百，甚至幾千分之一。這種微弱信號往往被淹沒在聲波測井的數(shù)據噪聲之中，難以測量和處理。
[0005]國內中石油渤海測井開展過單極縱波遠探儀器的設計，對于偶極橫波遠探測技術國內外均處于理論研究階段，石油大學唐曉明等人從事這方面的理論與算法研究，但在儀器設計方面國際上和國內均未見相關技術。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對聲學測井儀器探測深度較淺，而地震勘探分辨率不夠，偶極橫波遠探測儀器尚無成熟的問題，提出一種利用偶極子發(fā)射換能器發(fā)射低頻橫波信號進入地層，通過探測經地層和異常體反射回來的微弱聲信號來確定地層信息和異常體分布與走向的偶極橫波遠探測儀器。
[0007]發(fā)明的偶極橫波遠探測儀器技術方案是:
主要由偶極橫波發(fā)射聲系、發(fā)射電子線路、隔聲體短節(jié)、偶極橫波陣列接收聲系、通訊與控制線路五部分組成；其中:偶極橫波發(fā)射聲系主要由偶極發(fā)射換能器和高壓發(fā)射變壓器組成；發(fā)射控制電子線路主要由電源、高壓穩(wěn)壓、發(fā)射儲能、發(fā)射控制、X發(fā)射、Y發(fā)射和發(fā)射監(jiān)測組成；隔聲體短節(jié)由多節(jié)隔聲高強度連接體組成；偶極橫波陣列接收聲系主要由接收換能器和信號前放電路組成；通訊與控制線路主要由電源模塊、通訊接口模塊、數(shù)字信號處理模塊組成；其工作流程是地面測井系統(tǒng)下傳指令，經電纜進入通訊與控制線路中進行指令解碼，根據解碼結果形成發(fā)射與接收邏輯控制信號，分別傳送給偶極橫波陣列接收聲系中信號邏輯恢復模塊，由該模塊控制發(fā)射電子線路實現(xiàn)對偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射控制，偶極橫波發(fā)射聲系中的偶極換能器分別從兩個位置四個方向發(fā)射兩種中心頻率的聲波信號，發(fā)射后的聲信號進入地層，經地層衰減和移相后，由偶極橫波陣列接收聲系中多組偶極接收換能器進行接收、放大、濾波并上傳到通訊與控制線路進行信號調理、模數(shù)轉換，進入處理器進行數(shù)字化處理后編碼經電纜上傳地面測井系統(tǒng)，然后根據處理結果自動或手動形成發(fā)射與接收邏輯控制信號控制聲波的發(fā)射、接收與采集。
[0008]上述方案還包括:
所述偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射換能器包括兩組，間距為4英尺，中心頻率分別為IKHz和4KHz ;每組包括X方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，Y方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，其中X與Y方向的低頻發(fā)射換能器之間正交，X與Y方向的高頻發(fā)射換能器之間正交；高壓發(fā)射變壓器由兩組，分別為X與Y方向的高頻發(fā)射換能器與低頻發(fā)射換能器發(fā)射高壓升壓；低頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的底部，高頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的頂部；
所述發(fā)射控制電子線路的電源給整個發(fā)射電子線路提供直流電；高壓穩(wěn)壓利用脈寬調制電路，把來自電源的直流電轉換成穩(wěn)定可靠的高壓直流脈沖供給位于偶極橫波發(fā)射聲系中的高壓發(fā)射變壓器；發(fā)射儲能及時補償能量為下一次發(fā)射做準備；發(fā)射控制接收并解釋來自通訊與控制線路經偶極橫波陣列接收聲系中的信號邏輯恢復模塊恢復后的發(fā)射邏輯及時序控制信號，控制發(fā)射時序，并上傳發(fā)射監(jiān)測參數(shù)；X發(fā)射為X方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；Y發(fā)射為Y方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；發(fā)射監(jiān)測為監(jiān)測發(fā)射包括電壓、電流、溫度發(fā)射參數(shù)并傳入發(fā)射控制中；
所述偶極橫波陣列接收聲系的接收換能器為多組，每組換能器分別由兩個X方向和兩個Y方向的接收換能器組成，其中兩個X方向接收換能器相互平行，兩個Y方向的接收換能器相互平行，X方向與Y方向的換能器相互垂直；信號前放電路包括信號放大和信號邏輯恢復，其中信號放大部分對來自接收換能器的遠反射微小聲信號進行低噪聲、高保真程控放大、濾波、緩沖，信號邏輯恢復對來自通訊與控制線路中的發(fā)射與接收邏輯控制進行恢復并實施對信號放大部分的程控放大與濾波，并把發(fā)射邏輯下傳至發(fā)射電子線路；
所述通訊與控制線路的電源模塊輸出低壓直流電源；通訊接口模塊與地面測井系統(tǒng)通訊，接收地面測井系統(tǒng)指令進行解碼執(zhí)行，產生發(fā)射控制信號，控制發(fā)射電子線路產生高壓脈沖，產生接收時序控制信號，控制偶極橫波陣列接收聲系接收微弱偶極聲信號；數(shù)字信號處理模塊由多個信號調理、多個24位高速模數(shù)轉換、大容量數(shù)據存儲和DSP&FPGA處理控制組成，對來自偶極橫波陣列接收聲系的前置放大信號進入信號調理，進入24位高速模數(shù)轉換中進行轉換，轉換結果進入DSP&FPGA處理控制處理，然后存入大容量數(shù)據存儲的同時由通訊接口模塊編碼驅動后上傳到地面測井系統(tǒng)。
[0009]上述方案進一步包括:
所述通訊與控制線路、偶極橫波陣列接收聲系、隔聲體短節(jié)、偶極橫波發(fā)射聲系、發(fā)射電子線路按照自上而下次序依次通過上部接頭和下部接頭連接構成儀器串；其中上部接頭由上接頭、卡簧、多芯插孔、多芯插座、壓簧和多芯插座外套組成，下部接頭由下接頭、多芯插頭、擋圈組成。
[0010]所述通訊與控制線路中的電源模塊、通訊接口模塊、信號調理、24位高速模數(shù)轉換、大容量數(shù)據存儲和DSP&FPGA處理控制均安裝在密封金屬艙體內的電子線路骨架上，并位于上、下部接頭之間；所述偶極橫波陣列接收聲系的信號前放電路安裝于密封金屬艙體內的電子線路骨架，接收換能器安裝在充滿聲耦合劑的壓力平衡體內，并位于上、下部接頭之間；所述隔聲體短節(jié)的隔聲體采用高強度連接插接體組成，并位于上、下部接頭之間；所述偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射換能器、發(fā)射變壓器均位于充滿聲耦合劑的壓力平衡體內，并位于上、下部接頭之間；所述發(fā)射電子線路的電源、高壓穩(wěn)壓、發(fā)射儲能、發(fā)射控制、X發(fā)射、Y發(fā)射、發(fā)射監(jiān)測均安裝于金屬艙體內的電子線路骨架中。
[0011]發(fā)明效果
本發(fā)明的偶極橫波遠探測儀器采用偶極子聲源在井中向井外發(fā)射偶極橫波，并在井中接收沿井壁傳播或經地層衰減和由井外地質體反射回來的橫波。由于發(fā)射聲波頻率較低，因此有較深的探測距離，可達井旁五十米的范圍。由于偶極子聲源的指向性具有方向性，因此該儀器不但能確定地質體的位置，還能確定其方位。應用在碳酸鹽巖、火山巖、變質巖及泥頁巖非常規(guī)地層探測方面有其優(yōu)勢，且其在裂縫及地質異常體的識別方面作用突出，對井旁五十米地質體的解釋及油氣藏識別有重要作用。
[0012]該技術能夠滿足:探測頻率范圍為0.4?1KHz，溫度175°C，壓力:140MPa的井下條件連續(xù)工作8小時以上，完成偶極橫波反射波的數(shù)據采集，完成井外50m異常體(波速大于3000m/s)的探測。
【附圖說明】
[0013]附圖1偶極橫波遠探測儀器整體結構示意簡圖附圖2偶極橫波發(fā)射聲系示意圖
附圖3發(fā)射電子線路示意圖
附圖4隔聲體短節(jié)示意圖
附圖5偶極橫波陣列接收聲系示意圖
附圖6通訊與控制線路示意圖
附圖7上下接頭結構示意圖
附圖8骨架結構示意圖
附圖9偶極橫波遠探測儀器工作示意圖。
【具體實施方式】
[0014]結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進一步的描述:
偶極橫波遠探測儀器由偶極橫波發(fā)射聲系2、發(fā)射電子線路3、隔聲體短節(jié)4、偶極橫波陣列接收聲系5、通訊與控制線路6五部分組成，其連接方式如附圖1、9所示。
[0015]如附圖2、9所示，偶極橫波發(fā)射聲系2由偶極發(fā)射換能器和高壓發(fā)射變壓器組成，其中發(fā)射換能器包括兩組，間距為4英尺，中心頻率分別為IKHz和4KHz，其中每組包括四個發(fā)射換能器，其中X方向一塊低頻IKHz 201或兩塊高頻4KHz 203,204, Y方向一塊低頻IKHz 205或兩塊高頻4KHz 207,208,以達到近、遠距離兩種深度的探測，其中201與205，203、204與207、208之間正交。高壓發(fā)射變壓器由兩組，四個變壓器209、210、211、212組成，分別完成四組發(fā)射換能器的發(fā)射高壓升壓與匹配工作，其中210、212用于高頻發(fā)射高壓升壓，209、211用于低頻發(fā)射高壓升壓。IKhz發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系2的底部，4Khz發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系2的頂部。其中發(fā)射換能器201、203、204、205、207、208，發(fā)射變壓器209、210、211、212均位于充滿聲耦合劑的壓力平衡體內與井內高溫高壓環(huán)境相隔離。如附圖7所示偶極橫波發(fā)射聲系2上部接頭為多芯母插孔，與隔聲體4下接頭相連接，其下部接頭為多芯承壓公插頭與發(fā)射控制電子線路3上接頭相連，其中上部接頭由上接頭74、卡簧71、多芯插孔72、多芯插座73、壓簧75和多芯插座外套76組成，下部接頭由下接頭79、多芯插頭78、擋圈77組成。
[0016]如附圖3、9所示，發(fā)射控制電子線路3由電源31、高壓穩(wěn)壓32、發(fā)射儲能33、發(fā)射控制34、X發(fā)射35、Y發(fā)射36、發(fā)射監(jiān)測37組成，其中電源31給整個發(fā)射電子線路3提供直流電；高壓穩(wěn)壓32利用脈寬調制電路，把來自電源31的直流電轉換成穩(wěn)定可靠的高壓直流脈沖供給位于偶極橫波發(fā)射聲系2中的高壓發(fā)射變壓器；發(fā)射儲能33及時補償能量為下一次發(fā)射做準備；發(fā)射控制34負責接收并解釋來自通訊與控制線路6經接收聲系5中信號邏輯恢復模塊恢復后的發(fā)射邏輯及時序控制信號控制發(fā)射時序，并上傳發(fā)射監(jiān)測參數(shù)；X發(fā)射35負責X方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；Y發(fā)射36負責Y方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；發(fā)射監(jiān)測37負責監(jiān)測發(fā)射電壓、電流、溫度等發(fā)射參數(shù)并傳入發(fā)射控制34中。其中電源31、高壓穩(wěn)壓32、發(fā)射儲能33、發(fā)射控制34、X發(fā)射35、Y發(fā)射36、發(fā)射監(jiān)測37均位于密封的金屬艙體中與井內高溫高壓環(huán)境相隔離，其上下結構如附圖7所示，發(fā)射控制電子線路3頂部與偶極橫波發(fā)射聲系2相連。如附圖8所示，電源31、高壓穩(wěn)壓32、發(fā)射儲能33、發(fā)射控制34、X發(fā)射35、Y發(fā)射36、發(fā)射監(jiān)測37分別安裝于電子線路骨架8中，其中81位金屬骨架、82為安裝孔。
[0017]如附圖4所示，隔聲體4由多節(jié)隔聲高強度連接體41組成，有效隔離直達波的同時采用高強度連接插接體42增強強度以適應儀器井下復雜的施工與測井要求，隔聲體4上部與偶極橫波陣列接收聲系5下接頭相連，下部與偶極橫波發(fā)射聲系2的上接頭相連，其上下結構如附圖7所示。
[0018]如附圖5、9所示，偶極橫波陣列接收聲系5由接收換能器50和信號前放電路51組成。其中接收換能器50由多組接收換能器組成。接收換能器為高靈敏度壓電陶瓷換能器，其能夠探測到較遠距離反射的微弱橫波聲信號，頻帶穩(wěn)定、一致性好，探測范圍為0.4?ΙΟΚΗζ，耐溫175°C，耐壓140MPa，每組換能器分別由兩個X方向和兩個Y方向的接收換能器組成，其中兩個X方向接收換能器相互平行，兩個Y方向的接收換能器相互平行，X方向與Y方向的換能器相互垂直。信號前放電路51包括信號放大510和信號邏輯恢復511組成，其中信號放大部分負責完成對來自接收換能器的遠反射微小聲信號進行低噪聲、高保真程控放大、濾波、緩沖，信號邏輯恢復511負責對來自通訊與控制線路6中的發(fā)射與接收邏輯控制進行恢復并實施對信號放大部分的程控放大與濾波，并把發(fā)射邏輯下傳至發(fā)射電子線路3。其中信號前放電路51位于密封的金屬艙體中與井內高溫高壓環(huán)境相隔離，其上下結構如附圖7所示。接收換能器50位于充滿聲耦合劑的壓力平衡體內與井內高溫高壓環(huán)境相隔離，其頂部為信號前放電路51，底部為隔聲體4。信號前放電路51安裝于電子線路骨架8上，其頂部與通訊與控制線路6相連，底部與接收換能器50相連，其連接方式見附圖7。
[0019]如附圖6、9所示，通訊與控制線路6由電源模塊61、通訊接口模塊62、數(shù)字信號處理模塊組成，電源模塊61為通訊接口模塊62、數(shù)字信號處理模塊等提供低壓直流電源；通訊接口模塊62實現(xiàn)與地面測井系統(tǒng)I通訊，接收地面測井系統(tǒng)I指令進行解碼執(zhí)行，產生發(fā)射控制信號，控制發(fā)射電子線路3產生高壓脈沖，產生接收時序控制信號，控制偶極橫波陣列接收聲系5接收微弱偶極聲信號；數(shù)字信號處理模塊由多個信號調理65、多個24位高速模數(shù)轉換66、大容量數(shù)據存儲64和DSP&FPGA處理控制63組成，對來自偶極橫波陣列接收聲系5的前置放大信號進入信號調理65將信號調理到ad可轉換范圍內，然后進入24位高速模數(shù)轉換66中進行轉換，轉換結果進入DSP&FPGA處理控制63處理，然后存入大容量數(shù)據存儲64的同時由通訊接口模塊62編碼驅動后上傳到地面測井系統(tǒng)I。其中電源模塊61、通訊接口模塊62、信號調理65、24位高速模數(shù)轉換66、大容量數(shù)據存儲64和DSP&FPGA處理控制63均位于密封的金屬艙體中與井內高溫高壓環(huán)境相隔離，其上下結構如附圖7所示，其底部與偶極橫波陣列接收聲系5相連。如附圖8所示，電源模塊61、通訊接口模塊62、信號調理65、24位高速模數(shù)轉換66、大容量數(shù)據存儲64和DSP&FPGA處理控制63分別安裝于電子線路骨架8中。
[0020]其具體實施流程為:
偶極橫波遠探測儀器測量時有多種測量模式，不同的測量模式中發(fā)射、接收換能器的激發(fā)組合時序、增益控制方式、延遲均有所不同，其主要測量模式為完整探測模式。測量之前首先通過電纜給偶極橫波遠探測儀器供交流電，交流電由供電模塊31和61分別轉換為電子線路所需的直流電源，由該直流電源分別為發(fā)射控制電子線路3和通訊與控制線路6提供工作所需電源。供電之后，建立地面測井系統(tǒng)與偶極橫波遠探測儀器之間的通訊，然后地面測井系統(tǒng)下傳儀器工作方式、增益、延遲等測量參數(shù)，經電纜進入通訊與控制線路6中進行解碼，根據解碼結果由通訊與控制線路6生成偶極橫波遠探測儀器偶極發(fā)射、接收及增益控制、延遲等儀器具體工作與控制參數(shù)，以串行數(shù)據方式傳送給偶極橫波陣列接收聲系5中信號放大電路51中的信號邏輯恢復模塊511，由該模塊對這些串行數(shù)據進行串并轉換、解碼形成不同的硬件控制邏輯，其中發(fā)射邏輯進入發(fā)射電子線路3實現(xiàn)對偶極橫波發(fā)射聲系2的發(fā)射控制，控制發(fā)射換能器的激發(fā)和激發(fā)時序，接收邏輯進入放大、濾波電路完成信號的程控放大與濾波。偶極橫波發(fā)射聲系2中的偶極換能器分別從兩個位置四個方向發(fā)射IKHZ和4KHZ兩個中心頻率的聲波信號，發(fā)射后的聲信號進入地層或被異常體反射，經衰減和移相后，由偶極橫波陣列接收聲系5在接收邏輯的控制下進行接收、放大、濾波并上傳到通訊與控制線路6，進行信號調理、模數(shù)轉換，進入處理器進行數(shù)字化處理、編碼驅動經電纜上傳至地面測井系統(tǒng)或存儲于通訊與控制線路6中的大容量數(shù)據存儲64中，通訊與控制線路6并根據數(shù)字化處理后的信號對發(fā)射、接收及增益控制等工作參數(shù)進行自動配置，開始下一個工作周期。對于完整測量模式來說其主要工作時序為:儀器在井下目的層運動過程中，X方向4Khz偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號，偶極橫波陣列接收聲系5中多組接收換能器同時接收該信號，由信號前放電路51放大、濾波后傳入通訊與控制線路6進行數(shù)字處理，處理結果編碼后上傳地面測井系統(tǒng)或存儲于通訊與控制線路6中的大容量數(shù)據存儲64中；Y方向4Khz偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號，偶極橫波陣列接收聲系5中多組接收換能器同時接收該信號，由信號前放電路51放大、濾波后傳入通訊與控制線路6進行數(shù)字處理，處理結果編碼后上傳地面測井系統(tǒng)或存儲于通訊與控制線路6中的大容量數(shù)據存儲64中；X方向IKhz偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號，偶極橫波陣列接收聲系5中多組接收換能器同時接收該信號，由信號前放電路51放大、濾波后傳入通訊與控制線路6進行數(shù)字處理，處理結果編碼后上傳地面測井系統(tǒng)或存儲于通訊與控制線路6中的大容量數(shù)據存儲64中；Y方向IKhz偶極發(fā)射換能器發(fā)射聲波信號，偶極橫波陣列接收聲系5中多組接收換能器同時接收該信號，由信號前放電路51放大、濾波后傳入通訊與控制線路6進行數(shù)字處理，處理結果編碼后上傳地面測井系統(tǒng)或存儲于通訊與控制線路6中的大容量數(shù)據存儲64中；這樣就完成一個周期的偶極橫波信號的發(fā)射、接收、數(shù)據采集與處理，然后就開始下一個周期的偶極橫波信號的發(fā)射、接收、數(shù)據采集與處理，直到完成所有目的層的測量任務。
【主權項】
1.偶極橫波遠探測儀器，其特征是主要由偶極橫波發(fā)射聲系、發(fā)射電子線路、隔聲體短節(jié)、偶極橫波陣列接收聲系、通訊與控制線路五部分組成；其中:偶極橫波發(fā)射聲系主要由偶極發(fā)射換能器和高壓發(fā)射變壓器組成；發(fā)射控制電子線路主要由電源、高壓穩(wěn)壓、發(fā)射儲能、發(fā)射控制、X發(fā)射、Y發(fā)射和發(fā)射監(jiān)測組成；隔聲體短節(jié)由多節(jié)隔聲高強度連接體組成；偶極橫波陣列接收聲系主要由接收換能器和信號前放電路組成；通訊與控制線路主要由電源模塊、通訊接口模塊、數(shù)字信號處理模塊組成；其工作流程是地面測井系統(tǒng)下傳指令，經電纜進入通訊與控制線路中進行指令解碼，根據解碼結果形成發(fā)射與接收邏輯控制信號，分別傳送給偶極橫波陣列接收聲系中信號邏輯恢復模塊，由該模塊控制發(fā)射電子線路實現(xiàn)對偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射控制，偶極橫波發(fā)射聲系中的偶極換能器分別從兩個位置四個方向發(fā)射兩種中心頻率的聲波信號，發(fā)射后的聲信號進入地層，經地層衰減和移相后，由偶極橫波陣列接收聲系中多組偶極接收換能器進行接收、放大、濾波并上傳到通訊與控制線路進行信號調理、模數(shù)轉換，進入處理器進行數(shù)字化處理后編碼經電纜上傳地面測井系統(tǒng)，然后根據處理結果自動或手動形成發(fā)射與接收邏輯控制信號控制聲波的發(fā)射、接收與采集。2.根據權利要求1所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射換能器包括兩組，間距為4英尺，中心頻率分別為IKHz和4KHz ;每組包括X方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，Y方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，其中X與Y方向的低頻發(fā)射換能器之間正交，X與Y方向的高頻發(fā)射換能器之間正交；高壓發(fā)射變壓器由兩組，分別為X與Y方向的高頻發(fā)射換能器與低頻發(fā)射換能器發(fā)射高壓升壓；低頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的底部，高頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的頂部。3.根據權利要求1所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述發(fā)射控制電子線路的電源給整個發(fā)射電子線路提供直流電；高壓穩(wěn)壓利用脈寬調制電路，把來自電源的直流電轉換成穩(wěn)定可靠的高壓直流脈沖供給位于偶極橫波發(fā)射聲系中的高壓發(fā)射變壓器；發(fā)射儲能及時補償能量為下一次發(fā)射做準備；發(fā)射控制接收并解釋來自通訊與控制線路經偶極橫波陣列接收聲系中的信號邏輯恢復模塊恢復后的發(fā)射邏輯及時序控制信號，控制發(fā)射時序，并上傳發(fā)射監(jiān)測參數(shù)；χ發(fā)射為X方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；γ發(fā)射為Y方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；發(fā)射監(jiān)測為監(jiān)測發(fā)射包括電壓、電流、溫度發(fā)射參數(shù)并傳入發(fā)射控制中。4.根據權利要求1所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述偶極橫波陣列接收聲系的接收換能器為多組，每組換能器分別由兩個X方向和兩個Y方向的接收換能器組成，其中兩個X方向接收換能器相互平行，兩個Y方向的接收換能器相互平行，X方向與Y方向的換能器相互垂直；信號前放電路包括信號放大和信號邏輯恢復，其中信號放大部分對來自接收換能器的遠反射微小聲信號進行低噪聲、高保真程控放大、濾波、緩沖，信號邏輯恢復對來自通訊與控制線路中的發(fā)射與接收邏輯控制進行恢復并實施對信號放大部分的程控放大與濾波，并把發(fā)射邏輯下傳至發(fā)射電子線路。5.根據權利要求1所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述通訊與控制線路的電源模塊輸出低壓直流電源；通訊接口模塊與地面測井系統(tǒng)通訊，接收地面測井系統(tǒng)指令進行解碼執(zhí)行，產生發(fā)射控制信號，控制發(fā)射電子線路產生高壓脈沖，產生接收時序控制信號，控制偶極橫波陣列接收聲系接收微弱偶極聲信號；數(shù)字信號處理模塊由多個信號調理、多個24位高速模數(shù)轉換、大容量數(shù)據存儲和DSP&FPGA處理控制組成，對來自偶極橫波陣列接收聲系的前置放大信號進入信號調理，進入24位高速模數(shù)轉換中進行轉換，轉換結果進入DSP&FPGA處理控制處理，然后存入大容量數(shù)據存儲的同時由通訊接口模塊編碼驅動后上傳到地面測井系統(tǒng)。6.根據權利要求1所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是: 所述偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射換能器包括兩組，間距為4英尺，中心頻率分別為IKHz和4KHz ;每組包括X方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，Y方向一塊低頻IKHz發(fā)射換能器和兩塊高頻4KHz發(fā)射換能器，其中X與Y方向的低頻發(fā)射換能器之間正交，X與Y方向的高頻發(fā)射換能器之間正交；高壓發(fā)射變壓器由兩組，分別為X與Y方向的高頻發(fā)射換能器與低頻發(fā)射換能器發(fā)射高壓升壓；低頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的底部，高頻發(fā)射換能器位于聲波發(fā)射聲系的頂部； 所述發(fā)射控制電子線路的電源給整個發(fā)射電子線路提供直流電；高壓穩(wěn)壓利用脈寬調制電路，把來自電源的直流電轉換成穩(wěn)定可靠的高壓直流脈沖供給位于偶極橫波發(fā)射聲系中的高壓發(fā)射變壓器；發(fā)射儲能及時補償能量為下一次發(fā)射做準備；發(fā)射控制接收并解釋來自通訊與控制線路經偶極橫波陣列接收聲系中的信號邏輯恢復模塊恢復后的發(fā)射邏輯及時序控制信號，控制發(fā)射時序，并上傳發(fā)射監(jiān)測參數(shù)；X發(fā)射為X方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；Y發(fā)射為Y方向偶極換能器發(fā)射高壓的產生；發(fā)射監(jiān)測為監(jiān)測發(fā)射包括電壓、電流、溫度發(fā)射參數(shù)并傳入發(fā)射控制中； 所述偶極橫波陣列接收聲系的接收換能器為多組，每組換能器分別由兩個X方向和兩個Y方向的接收換能器組成，其中兩個X方向接收換能器相互平行，兩個Y方向的接收換能器相互平行，X方向與Y方向的換能器相互垂直；信號前放電路包括信號放大和信號邏輯恢復，其中信號放大部分對來自接收換能器的遠反射微小聲信號進行低噪聲、高保真程控放大、濾波、緩沖，信號邏輯恢復對來自通訊與控制線路中的發(fā)射與接收邏輯控制進行恢復并實施對信號放大部分的程控放大與濾波，并把發(fā)射邏輯下傳至發(fā)射電子線路； 所述通訊與控制線路的電源模塊輸出低壓直流電源；通訊接口模塊與地面測井系統(tǒng)通訊，接收地面測井系統(tǒng)指令進行解碼執(zhí)行，產生發(fā)射控制信號，控制發(fā)射電子線路產生高壓脈沖，產生接收時序控制信號，控制偶極橫波陣列接收聲系接收微弱偶極聲信號；數(shù)字信號處理模塊由多個信號調理、多個24位高速模數(shù)轉換、大容量數(shù)據存儲和DSP&FPGA處理控制組成，對來自偶極橫波陣列接收聲系的前置放大信號進入信號調理，進入24位高速模數(shù)轉換中進行轉換，轉換結果進入DSP&FPGA處理控制處理，然后存入大容量數(shù)據存儲的同時由通訊接口模塊編碼驅動后上傳到地面測井系統(tǒng)。7.根據權利要求1-6任一所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述通訊與控制線路、偶極橫波陣列接收聲系、隔聲體短節(jié)、偶極橫波發(fā)射聲系、發(fā)射電子線路按照自上而下次序依次通過上部接頭和下部接頭連接構成儀器串；其中上部接頭由上接頭、卡簧、多芯插孔、多芯插座、壓簧和多芯插座外套組成，下部接頭由下接頭、多芯插頭、擋圈組成。8.根據權利要求7所述的偶極橫波遠探測儀器，其特征是:所述通訊與控制線路中的電源模塊、通訊接口模塊、信號調理、24位高速模數(shù)轉換、大容量數(shù)據存儲和DSP&FPGA處理控制均安裝在密封金屬艙體內的電子線路骨架上，并位于上、下部接頭之間；所述偶極橫波陣列接收聲系的信號前放電路安裝于密封金屬艙體內的電子線路骨架，接收換能器安裝在充滿聲耦合劑的壓力平衡體內，并位于上、下部接頭之間；所述隔聲體短節(jié)的隔聲體采用高強度連接插接體組成，并位于上、下部接頭之間；所述偶極橫波發(fā)射聲系的發(fā)射換能器、發(fā)射變壓器均位于充滿聲耦合劑的壓力平衡體內，并位于上、下部接頭之間；所述發(fā)射電子線路的電源、高壓穩(wěn)壓、發(fā)射儲能、發(fā)射控制、X發(fā)射、Y發(fā)射、發(fā)射監(jiān)測均安裝于金屬艙體內的電子線路骨架中。
【文檔編號】E21B49/00GK105986810SQ201510050162
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】于其蛟, 張晉言, 晁永勝, 紀祝華, 郭紅旗, 翟勇, 高向軍, 許孝凱
【申請人】中石化石油工程技術服務有限公司, 中石化勝利石油工程有限公司測井公司