用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路，所述电路由数个密封电子单元组成位于接收声系内部，所述数个密封电子单元通过串行高速传输总线与主控电子单元相连接，并与接收传感器环形阵列相连接；所述密封电子单元具体包括：数个信号通道、数据缓冲存储器、数据采集控制器和数据传输控制器。因此本发明专利技术用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路实现了多个密封电子单元和位于主电子舱的主控电子单元之间的高速、高效和可靠的数据通讯。由此解决了在井下高温和狭小空间条件下实现三维声波测井接收传感器阵列与电子系统连接和实现多通道并行信号处理电子系统的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及应用地球物理领域，尤其涉及一种用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路。
技术介绍
目前现有技术中主流的多极子声波测井技术仅具有有限的方位和径向探测能 力，而采用具有任意指向性的相控阵声波发射和阵列化的接收传感器(由数个环形阵列组 成)是实现三维探测能力的关键技术。这时要求将现有多极子接收声系中广泛采用的90 度正交分布的4换能器8组阵列提高到45度分布的8换能器12组(甚至更多)阵列，在 这种情况下对井下信号接收和处理电子系统的要求就会发生如下变化 [OOOS] (1)从接收声系到主电子舱(短节)的32(4X8)路共40(每组公用1根地线)条引 线变为96(8X12)路共108条引线； (2)多极子仪器测量时每组合成为一道信号整个仪器共有8路信号需要并行化模 拟处理和数据采集，而三维声波信号接收传感器阵列测量时全部为独立信号因此共有96 路信号需要完全并行的模拟处理和数据采集(这是现有的石油测井
最大规模的并 行信号处理)。 现有技术的声波测井仪器从接收声系(必须处于与井内流体均衡的高压环境， 最高可达140MPa以上)到主电子舱，该主电子舱密封后处于常压环境，内部用于安装电 子系统的承压电气连接最多允许引线数小于70(由于仪器串系统和仪器本身其它连线的需 要，留给接收传感器的连线实际上小于50条)，因此按照常规方式根本无法完成三维接收 阵列与电子系统的连接。同时，较长距离的大量连线将不可避免的引入干扰，因为井下 仪器电路板的允许最大宽度仅为60mm左右，所以在狭长空间大量的模拟信号并行处理 也会带来布局上的困难，以上的缺陷都会显著降低数据的信噪比。 因此，如何在三维接收传感器阵列条件下完成传感器与电子系统的连接以及电 子系统高质量的完成多路信号的并行化模拟处理和数据采集就成为急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，解决在井下高温和狭小空间条件下实现 三维声波测井接收传感器阵列与电子系统连接和实现多通道并行信号处理电子系统的问 题。 为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于石油井下三维声波信号接收传感器阵 列的电路，所述电路由数个密封电子单元组成位于接收声系内部，所述数个密封电子单 元通过串行高速传输总线与主控电子单元相连接，并与接收传感器环形阵列相连接；所 述密封电子单元具体包括 信号通道，用于接收和处理所述接收传感器阵列中的对应接收传感器所传递的 发射/采集循环数据； 数据缓冲存储器，用于存储所述信号通道传递的发射/采集循环数据； 数据采集控制器，用于控制所述信号通道和数据缓冲存储器传递和存储发射/采集循环数据； 数据传输控制器，用于控制所述数据缓冲存储器和数据采集控制器的数据传 输，并通过所述串行高速传输总线与所述主控电子单元进行数据通讯。 因此本专利技术用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路实现了多个密封 电子单元和位于主电子舱的主控电子单元之间的高速、高效和可靠的数据通讯。由此解 决了在井下高温和狭小空间条件下实现三维声波测井接收传感器阵列与电子系统连接和 实现多通道并行信号处理电子系统的问题。附图说明 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描 述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路的系统组成 示意图； 图2为本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中密封电子 单元的机械结构示意图； 图3为本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中密封电子 单元的功能电路组成示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 利用本专利技术用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路与仪器系统控制 和声波发射电路相结合能够进行井下三维声波测井，实现对非均质、各向异性和井旁裂 缝等复杂地层的有效探测。为了实现本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵 列的电路，必须对现有技术进行改进 (l)为了解决声系和主电子舱之间承压连接引线数量的限制，必须将多通道电子系统分解后安装到声系内部，形成十数个相对独立的承压电子单元，即密封电子单元， 每个电子单元与单个环形接收阵列形成近距离较少引线连接； (2)主电子舱的主控电路即主控电子单元，必须能够与位于接收声系内部的十数 个承压电子单元进行高效、高速和可靠的通讯(控制和数据传输)，这就需要设计特殊的 硬件接口和通讯协议。 图1为本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路的系统组成 示意图。如图1所示，本专利技术用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路由数个密封电子单元1组成位于接收声系内部，数个密封电子单元1通过串行高速传输总线20 与主控电子单元2相连接，并与接收传感器环形阵列3相连接。 本专利技术用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路是用于三维声波测井 的接收传感器阵列与电子系统即主控电子单元2，连接和实现多通道并行信号采集和数 据传输，该电路由多个密封电子单元l组成，并位于接收声系内部，可以在高温(大于 155°C )、高压(大于100MPa)和狭小空间(内直径70mm左右的圆筒状)条件下工作。 数个密封电子单元1与仪器的主控电子单元2通过特殊设计的串行高速传输总线 20互联，通过该串行高速传输总线20的硬件接口和通讯协议能够高效可靠的对每个密封 电子单元1的工作参数进行设置和读取所采集的数据，并能够通过广播方式使多个密封 电子单元1中的所有信号通道同步工作。 由在声系内部的m(例如，m = 12)个密封电子单元1和位于主电子舱的主控电 子单元2借助于特殊设计的数据通讯链路形成多端点间的可靠连接，这种连接方式不仅 极大的减少了传感器舱(接收声系)与主电子舱之间的连线(连同地线仅需要6条)，而且 由于远距离(数米)连接是全数字化信号使测量数据的信噪比达到最佳。 这样就可以解决在井下高温和狭小空间条件下实现三维声波测井接收传感器阵 列3与电子系统即主控电子单元的连接和实现多通道并行信号处理电子系统的问题。 图2为本专利技术的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中密封电子 单元的机械结构示意图。如2图所示，密封电子单元通过分布固定在密封端盖101上并 被压盘102锁紧的多个密封连接器103，承载在壳体104内部与多个密封连接器103电连 接的至少一个电子线路板105实现。 具体的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中用到多个如图2所 示的位于接收声系内部的密封电子单元，其中每个密封电子单元对应8个为一组的接收 传感器环形阵列。图中密封连接器(高压密封塞)103，根据需要而多个分布固定于密封 端盖101上并被压盘102锁紧，以及为单元壳体104内部承载一个或多个耐高温电子线路 板105。 在处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路，其特征在于，所述电路由数个密封电子单元组成位于接收声系内部，所述数个密封电子单元通过串行高速传输总线与主控电子单元相连接，并与接收传感器阵列相连接；所述密封电子单元具体包括：　　信号通道，用于接收和处理所述接收传感器阵列中的对应接收传感器所传递的发射／采集循环数据；　　数据缓冲存储器，用于存储所述信号通道传递的发射／采集循环数据；　　数据采集控制器，用于控制所述信号通道和数据缓冲存储器传递和存储发射／采集循环数据；　　数据传输控制器，用于控制所述数据缓冲存储器和数据采集控制器的数据传输，并通过所述串行高速传输总线与所述主控电子单元进行数据通讯。

【技术特征摘要】
一种用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路，其特征在于，所述电路由数个密封电子单元组成位于接收声系内部，所述数个密封电子单元通过串行高速传输总线与主控电子单元相连接，并与接收传感器阵列相连接；所述密封电子单元具体包括信号通道，用于接收和处理所述接收传感器阵列中的对应接收传感器所传递的发射/采集循环数据；数据缓冲存储器，用于存储所述信号通道传递的发射/采集循环数据；数据采集控制器，用于控制所述信号通道和数据缓冲存储器传递和存储发射/采集循环数据；数据传输控制器，用于控制所述数据缓冲存储器和数据采集控制器的数据传输，并通过所述串行高速传输总线与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠晓东，乔文孝，卢俊强，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：11[]