一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法技术

本发明专利技术一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法，所述电路中控制电路模块与上位机连接，用于接收上位机下发的工作命令，并发送控制命令给发射电路模块和声波信号前放电路模块；发射电路模块将控制命令处理后发送激励信号给发射换能器，发射换能器产生地层内传播的声波信号；声波接收换能器接收声波信号并发送波形信号给声波信号前放电路模块；声波信号前放电路模块接收控制电路模块发来的控制命令，并接收声波接收换能器发送的波形信号，之后对波形信号进行滤波、放大和数字化处理后发送数字信号给控制电路模块，控制电路模块将该数字信号处理后进行存储；能获得地层的纵波和横波资料，推动了随钻多极子声波成像测井仪的研发。

Control circuit and method of a multipole acoustic imaging logging tool while drilling

【技术实现步骤摘要】
一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法
本专利技术涉及随钻多极子声波成像测井技术，具体为一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法。
技术介绍
在钻井的同时进行随钻声波测量，数据是在微侵入或者没侵入的情况下获得，这样避免了电缆测井中泥饼的影响，更接近地层的真实情况。在某些特殊地质环境下，如松软地层、高压地层，随钻声波测井是唯一能获得可靠声波测井资料的手段。1994年斯伦贝谢公司首次推出了随钻声波时差测井仪，型号为ISONIC，之后于2002年推出了型号为sonicvision的随钻声波测井仪，而其最新一代的随钻声波测井仪的型号为sonicscop。哈里伯顿公司先于1995年推出了型号为ICLSS的补偿长源距随钻声波测井仪，随后又推出了型号为BAT的双模式随钻声波测井仪和含有四极子模式的QBAT随钻声波测井仪。贝克休斯公司于2002年推出了APX随钻声波测井仪。迄今为止，国外主流随钻声波测井仪sonicscop、BAT和APX均实现了任意地层随钻条件下地层纵波速度与横波速度的测量。国内随钻声波测井仪研发起步较晚，目前虽然进行了大量的理论研究及样机研制工作，但大多停留在随钻单极子声波测井技术研发阶段。现在需要基于随钻声波声场理论，在随钻环境下可靠的获得地层纵波和横波资料，推动随钻多极子声波成像测井仪的研发。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路及方法，能获得地层的纵波和横波资料，推动了随钻多极子声波成像测井仪的研发。>本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，包括控制电路模块、发射电路模块和声波信号前放电路模块，所述的控制电路模块与上位机连接，控制电路模块用于接收上位机下发的工作命令，并将工作命令解码后发送控制命令给发射电路模块和声波信号前放电路模块；所述的发射电路模块与随钻多极子声波成像测井仪中的发射换能器连接，发射电路模块用于接收控制电路模块发来的控制命令，并将控制命令处理后发送激励信号给所述的发射换能器，所述的发射换能器用于接收发射电路模块发来的激励信号并产生地层内传播的声波信号；所述的声波信号前放电路模块与随钻多极子声波成像测井仪中的声波接收换能器连接，所述的声波接收换能器用于接收所述发射换能器发来的声波信号，并将声波信号处理后发送波形信号给声波信号前放电路模块；当所述的声波接收换能器发送波形信号给声波信号前放电路模块后，声波信号前放电路模块用于接收控制电路模块发来的控制命令，并将控制命令处理后接收声波接收换能器发送的波形信号，之后声波信号前放电路模块对波形信号进行滤波、放大和数字化处理后发送数字信号给控制电路模块，控制电路模块接收声波信号前放电路模块发来的数字信号并将该数字信号处理后进行存储。优选的，所述的控制电路模块包括依次连接的主控电路板、信号采集电路板、数据处理电路板和数据存储电路板；所述的主控电路板与上位机连接，用于接收上位机下发的工作命令，并将工作命令解码后发送控制命令给信号采集电路板和发射电路模块，信号采集电路板用于接收主控电路板发来的控制命令，并将控制命令处理后发送采集信号给控制声波信号前放电路模块，控制声波信号前放电路模块用于接收信号采集电路板发来的采集信号，并将采集信号处理后接收声波接收换能器发送的波形信号，之后声波信号前放电路模块发送数字信号给信号采集电路板；所述的信号采集电路板用于采集声波信号前放电路模块发来的数字信号，并将数字信号重新编码后发送重新组合的数据给数据处理电路板，数据处理电路板用于接收信号采集电路板发来的重新组合的数据，并将重新组合的数据进行数据预处理和数据解算，解算后的数据重组打包并加上时间信息发送给数据存储电路板；数据存储电路板用于接收数据处理电路板发来的包含时间信息的打包数据，并将该数据进行存储。进一步，所述的主控电路板包括CAN1接口电路和CAN2接口电路，CAN1接口电路和CAN2接口电路之间连接有第一数字信号处理器，CAN1接口电路和CAN2接口电路上均连接有收发器；所述的CAN1接口电路连接有上位机，CAN2接口电路发送控制命令给信号采集电路板和发射电路模块。进一步，所述的信号采集电路板包括若干个第一现场可编程门器件、高速差分驱动器和高速差分接收器；所述的第一现场可编程门器件用于接收CAN2接口电路发来的控制命令，并将控制命令处理后发送采集信号给控制声波信号前放电路模块，控制声波信号前放电路模块用于接收现场可编程门器件发来的采集信号，之后声波信号前放电路模块发送数字信号给高速差分接收器，高速差分接收器将该数字信号发送给高速差分驱动器，高速差分驱动器通过McBSP接口将数字信号重新编码后发送重新组合的数据给数据处理电路板。进一步，所述的数据处理电路板包括第二数字信号处理器、第三数字信号处理器、高速差分接收驱动器和高速差分发送驱动器；所述的高速差分接收驱动器用于高速差分驱动器发来的数据，并将该数据进行预处理和数据解算；第二数字信号处理器用于接收解算后的数据，并将解算后的数据进行校验、缓存和处理，之后汇总至第三数字信号处理器；第三数字信号处理器用于接收第二数字信号处理器发来的数据并进行打包，然后通过高速差分发送驱动器发送给数据存储电路板。进一步，所述的数据存储电路板包括相互连接的第四数字信号处理器和第二现场可编程门器件；所述的第四数字信号处理器用于接收高速差分发送驱动器发送的数据；第二现场可编程门器件用于将第四数字信号处理器接收的数据存入NANDFLASH中。进一步，所述的发射电路模块包括发射数字控制电路、高压DC-DC模块和发射控制器，发射换能器包括单极发射换能器、四极Y发射换能器和四极X发射换能器；所述的发射数字控制电路用于接收主控电路板下发的控制命令，并将控制命令处理后输出控制电压至高压DC-DC模块的控制端，所述的单极发射换能器、四极Y发射换能器和四极X发射换能器分别通过第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件与高压DC-DC模块并联，高压DC-DC模块输出所述单极发射换能器、四极Y发射换能器和四极X发射换能器工作所需的电压；所述的发射控制器包括第三现场可编程门器件，第三现场可编程门器件用于接收主控电路板下发的控制命令，并将控制命令处理后产生激励信号，所述激励信号控制第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件的导通或关断，第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件导通后单极发射换能器、四极Y发射换能器和四极X发射换能器产生地层内传播的多极子声波信号。进一步，所述的声波信号前放电路模块包括若干个条带，每个条带包括若干个并行连接的独立模拟前置放大通道，每个独立模拟前置放大通道的输出端连接有A/D转换电路，每个条带与CPLD汇集板连接；所述的CPLD汇集板用于接收信号采集电路板发来的采集信号并将采集信号处理后发送控制信号给每个条带，每个条带用于接收CPLD发来的控制信号，并根据控制信号接收声波接收换能器发送的波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，包括控制电路模块(2)、发射电路模块(3)和声波信号前放电路模块(6)，/n所述的控制电路模块(2)与上位机连接，控制电路模块(2)用于接收上位机下发的工作命令，并将工作命令解码后发送控制命令给发射电路模块(3)和声波信号前放电路模块(6)；/n所述的发射电路模块(3)与随钻多极子声波成像测井仪中的发射换能器(4)连接，发射电路模块(3)用于接收控制电路模块(2)发来的控制命令，并将控制命令处理后发送激励信号给所述的发射换能器(4)，所述的发射换能器(4)用于接收发射电路模块(3)发来的激励信号并产生地层内传播的声波信号；/n所述的声波信号前放电路模块(6)与随钻多极子声波成像测井仪中的声波接收换能器(5)连接，所述的声波接收换能器(5)用于接收所述发射换能器(4)发来的声波信号，并将声波信号处理后发送波形信号给声波信号前放电路模块(6)；/n当所述的声波接收换能器(5)发送波形信号给声波信号前放电路模块(6)后，声波信号前放电路模块(6)用于接收控制电路模块(2)发来的控制命令，并将控制命令处理后接收声波接收换能器(5)发送的波形信号，之后声波信号前放电路模块(6)对波形信号进行滤波、放大和数字化处理后发送数字信号给控制电路模块(2)，控制电路模块(2)接收声波信号前放电路模块(6)发来的数字信号并将该数字信号处理后进行存储。/n...

【技术特征摘要】
1.一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，包括控制电路模块(2)、发射电路模块(3)和声波信号前放电路模块(6)，
所述的控制电路模块(2)与上位机连接，控制电路模块(2)用于接收上位机下发的工作命令，并将工作命令解码后发送控制命令给发射电路模块(3)和声波信号前放电路模块(6)；
所述的发射电路模块(3)与随钻多极子声波成像测井仪中的发射换能器(4)连接，发射电路模块(3)用于接收控制电路模块(2)发来的控制命令，并将控制命令处理后发送激励信号给所述的发射换能器(4)，所述的发射换能器(4)用于接收发射电路模块(3)发来的激励信号并产生地层内传播的声波信号；
所述的声波信号前放电路模块(6)与随钻多极子声波成像测井仪中的声波接收换能器(5)连接，所述的声波接收换能器(5)用于接收所述发射换能器(4)发来的声波信号，并将声波信号处理后发送波形信号给声波信号前放电路模块(6)；
当所述的声波接收换能器(5)发送波形信号给声波信号前放电路模块(6)后，声波信号前放电路模块(6)用于接收控制电路模块(2)发来的控制命令，并将控制命令处理后接收声波接收换能器(5)发送的波形信号，之后声波信号前放电路模块(6)对波形信号进行滤波、放大和数字化处理后发送数字信号给控制电路模块(2)，控制电路模块(2)接收声波信号前放电路模块(6)发来的数字信号并将该数字信号处理后进行存储。


2.根据权利要求1所述的一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，所述的控制电路模块(2)包括依次连接的主控电路板(2-1)、信号采集电路板(2-2)、数据处理电路板(2-3)和数据存储电路板(2-4)；
所述的主控电路板(2-1)与上位机连接，用于接收上位机下发的工作命令，并将工作命令解码后发送控制命令给信号采集电路板(2-2)和发射电路模块(3)，信号采集电路板(2-2)用于接收主控电路板(2-1)发来的控制命令，并将控制命令处理后发送采集信号给控制声波信号前放电路模块(6)，控制声波信号前放电路模块(6)用于接收信号采集电路板(2-2)发来的采集信号，并将采集信号处理后接收声波接收换能器(5)发送的波形信号，之后声波信号前放电路模块(6)发送数字信号给信号采集电路板(2-2)；
所述的信号采集电路板(2-2)用于采集声波信号前放电路模块(6)发来的数字信号，并将数字信号重新编码后发送重新组合的数据给数据处理电路板(2-3)，数据处理电路板(2-3)用于接收信号采集电路板(2-2)发来的重新组合的数据，并将重新组合的数据进行数据预处理和数据解算，解算后的数据重组打包并加上时间信息发送给数据存储电路板(2-4)；数据存储电路板(2-4)用于接收数据处理电路板(2-3)发来的包含时间信息的打包数据，并将该数据进行存储。


3.根据权利要求2所述的一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，所述的主控电路板(2-1)包括CAN1接口电路和CAN2接口电路，CAN1接口电路和CAN2接口电路之间连接有第一数字信号处理器，CAN1接口电路和CAN2接口电路上均连接有收发器；
所述的CAN1接口电路连接有上位机，CAN2接口电路发送控制命令给信号采集电路板(2-2)和发射电路模块(3)。


4.根据权利要求3所述的一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，所述的信号采集电路板(2-2)包括若干个第一现场可编程门器件、高速差分驱动器和高速差分接收器；
所述的第一现场可编程门器件用于接收CAN2接口电路发来的控制命令，并将控制命令处理后发送采集信号给控制声波信号前放电路模块(6)，控制声波信号前放电路模块(6)用于接收现场可编程门器件发来的采集信号，之后声波信号前放电路模块(6)发送数字信号给高速差分接收器，高速差分接收器将该数字信号发送给高速差分驱动器，高速差分驱动器通过McBSP接口将数字信号重新编码后发送重新组合的数据给数据处理电路板(2-3)。


5.根据权利要求4所述的一种随钻多极子声波成像测井仪的控制电路，其特征在于，所述的数据处理电路板(2-3)包括第二数字信号处理器、第三数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑，黄飞，李玉霞，陈辉娜，路涛，李亚敏，侯超，董高峰，邹骁，胡凯利，醋云彦，李勇，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11