CN107989604B - 一种井间声波测井发射探头 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿场地球物理技术领域，尤其是涉及一种井间声波测井发射探头，该发射探头可满足井下声波信号大功率发射的需求，在长距离井间地层传输中保证测井声波信号的有效性，对提高测井的准确度提供帮助。一种井间声波测井发射探头，包括有顺次连接多条能量供给线路、发射电子线路、发射声系以及发射监控短节；每条能量供给线路由多个储能模块组成，每个储能模块由若干大容量储能元件、过流保护单元以及过压保护装置构成；发射电子线路包括有发射通讯接口模块、井下发射同步模块、数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块、高压驱动模块、井下伽马定方位模块；发射声系由发射高压变压器模块、发射换能器模块、马达伺服机构、支撑臂组成。
Description
技术领域
本发明属于矿场地球物理技术领域，尤其是涉及一种井间声波测井发射探头。
背景技术
作为声波测井仪器中的重要组成部分，测井发射探头用于向油井剖面地层发射透射测井声波信号，而后由接收器收集经地层传输衰减后形成的声波信号（包括有横波信号以及纵波信号）并解析得到地层信息。因此测井发射探头的性能对最终测井所得地层信息的准确性起着至关重要的作用。然而发明人发现，现有测井发射探头发射的能量往往无法达到井下复杂环境的需求，此外考虑到隔声等复杂问题，导致现有测井发射探头探测范围有限，无法全面揭示井间地层孔隙度等岩石物理特性。
发明内容
本发明提供了一种井间声波测井发射探头，该发射探头可满足井下声波信号大功率发射的需求，从而在长距离井间地层传输中保证测井声波信号的有效性，对提高测井的准确度提供了帮助。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种井间声波测井发射探头，包括有顺次连接多条能量供给线路、发射电子线路、发射声系以及发射监控短节；
每条能量供给线路由多个储能模块组成，每个储能模块由若干大容量储能元件、过流保护单元以及过压保护装置构成；
发射电子线路包括有发射通讯接口模块、井下发射同步模块、数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块、高压驱动模块、井下伽马定方位模块；
发射声系由发射高压变压器模块、发射换能器模块、马达伺服机构、支撑臂组成。
进一步的，还包括有由低压供电模块以及高压供电模块组成的供电模块；
低压供电模块用于给发射电子线路中的发射通讯接口模块、井下发射同步模块、数字信号处理、现场可编程门阵列控制采集模块以及井下伽马定方位模块供电；
高压供电模块用于给多条能量供给线路、发射电子线路中的高压驱动模块以及发射声系供电。
优选的，多条能量供给线路采用并联方式进行充放电。
较为优选的，发射声系在马达伺服机构以及支撑臂的控制下贴紧井壁工作；发射声系的发射频率范围为5Hz-20kHz。
可选择的，所述发射声系中的发射换能器模块为单极子发射换能器、偶极子发射换能器、四极子发射换能器、超磁致换能器中的任意一种或几种。
较为优选的，发射监控短节由两组三叠片接收换能器与采集处理线路组成；两组三叠片接收换能器相互垂直设置。
本发明提供了一种井间声波测井发射探头，该井间声波测井发射探头包括有顺次连接多条能量供给线路、发射电子线路、发射声系以及发射监控短节等结构单元。具有上述结构的井间声波测井发射探头其结构紧凑合理，耐温不小于175摄氏度，耐压不小于140Mpa，且发射能量更强，可满足不同井下环境对测井声波发射信号的需求。
附图说明
图1为本发明提供的一种井间声波测井发射探头的结构框图；
图2为本发明提供的一种井间声波测井发射探头中储能模块的结构示意图；
图3为本发明提供的一种井间声波测井发射探头中发射电子线路的结构示意图；
图4为本发明提供的一种井间声波测井发射探头中发射声系的结构示意图；
图5为本发明提供的一种井间声波测井发射探头中发射声系发射换能器模块的结构示意图；
图6为本发明提供的一种井间声波测井发射探头中发射监控短节的结构示意图；
图7本发明提供的一种井间声波测井发射探头的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种井间声波测井发射探头，该发射探头可满足井下声波信号大功率发射的需求，从而在长距离井间地层传输中保证测井声波信号的有效性，对提高测井的准确度提供了帮助。
如图1所示，该井间声波测井发射探头包括有顺次连接多条能量供给线路1、发射电子线路2、发射声系3以及发射监控短节4。具体的，每条能量供给线路1均由多个储能模块11组成；而如图2所示，每个储能模块11由过流保护单元111、过压保护装置112以及若干大容量储能元件113构成；其中多条能量供给线路用于为后续结构单元补充发射能量；较为优选的，多条能量供给线路采用并联方式进行充放电。
如图3所示，发射电子线路2包括有发射通讯接口模块21、井下发射同步模块22、数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块23、高压驱动模块24、井下伽马定方位模块25；而如图4所示，发射声系3由发射高压变压器模块31、发射换能器模块32、马达伺服机构33、支撑臂34组成。其中，通过调整马达伺服机构33以及支撑臂34可达到控制发射声系3工作姿态的目的，以确保发射声系3在其工作过程中贴紧井壁；该发射声系的发射频率范围优选为5Hz-20kHz。而作为本发明的一种较为优选的实施方式，发射声系中的发射换能器模块选择使用单极子发射换能器、偶极子发射换能器、四极子发射换能器、超磁致换能器中的任意一种或几种。举例而言，如图5所示，图5中发射声系中的发射换能器模块32由一个大功率单极子发射换能器321、两个大功率偶极子发射换能器322、323、一个大功率四极子发射换能器324构成，其中大功率偶极子发射换能器中的两极相互垂直设置。当然对本领域技术人员而言，可根据实际情况对发射声系中发射换能器的模块构成进行调整（例如使用超磁致换能器），在此不做赘述。
如图6所示，发射监控短节4由两组三叠片接收换能器41与采集处理线路42组成；其中两组三叠片接收换能器相互垂直设置。该发射监控短节用于监测发射声系的工作状态、发射实时能量等，而后借由差分总线将监测结果发送至发射电子线路中的数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块。
此外，如图7所示，本发明提供的井间声波测井发射探头还包括有供电模块，具体的该供电模块由低压供电模块51以及高压供电模块52两部分构成。其中，低压供电模块51的工作电压为±12V、±5V，用于给发射电子线路2中的发射通讯接口模块21、井下发射同步模块22、数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块23、井下伽马定方位模块供电25；而高压供电模块52采用区别于现有声波发射的驱动方式，优选使用全桥驱动方式以实现换能器的大功率发射，用于给多条能量供给线路1、发射电子线路2中的高压驱动模块24以及发射声系3中的发射高压变压器模块31、发射换能器模块32供电。
具体的，本发明提供的井间声波测井发射探头其工作过程可描述如下：地面发射站根据测量需求确定是否居中测量，然后进行收开腿，发射电子线路接收来自于地面发射站的指令以及地面同步信号，由数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块根据接收到的指令以及地面同步信号生成发射控制信号，并将该发射控制信号发送至发射声系；发射声系接收到发射控制信号后生成测井声波信号，并开始有规律地发射多种形式的大功率声波信号。在其发射测井声波信号的过程中，发射通讯接口模块负责收集数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块采集的温度、压力信息以及收集来自发射监控短节的方位信息等进行上传。其中，数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块优选由多路开关、16位AD采样单元、16位DSP处理控制电路单元、FPGA控制电路构成；而井下发射同步模块则负责将来自地面发射站的地面同步信息进行恢复、整形与校正后，控制数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块的发射与采集动作；井下伽马定方位模块则负责采集来自地层的自然伽玛射线与仪器方位及井斜信息，从而校对井深与井斜方位测量；以及由供电模块为发射电子线路以及发射声系供电。此外，本发明井间声波测井发射探头周期性地将换能器激发出的测井声波信号发送出去的同时，由发射监测短节对发射信号进行采样，并回传给数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块进行数字化处理，再借由发射通讯接口模块送至地面发射站，从而监测发射过程是否异常。
本发明提供了一种井间声波测井发射探头，该井间声波测井发射探头包括有顺次连接多条能量供给线路、发射电子线路、发射声系以及发射监控短节等结构单元。具有上述结构的井间声波测井发射探头其结构紧凑合理，耐温不小于175摄氏度，耐压不小于140Mpa，且发射能量更强，可满足不同井下环境对测井声波发射信号的需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种井间声波测井发射探头，其特征在于，包括有顺次连接多条能量供给线路、发射电子线路、发射声系以及发射监控短节；
每条能量供给线路由多个储能模块组成，每个储能模块由若干大容量储能元件、过流保护单元以及过压保护装置构成；
发射电子线路包括有发射通讯接口模块、井下发射同步模块、数字信号处理以及现场可编程门阵列控制采集模块、高压驱动模块、井下伽马定方位模块；
发射声系由发射高压变压器模块、发射换能器模块、马达伺服机构、支撑臂组成；
所述发射声系中的发射换能器模块为单极子发射换能器、偶极子发射换能器、四极子发射换能器、超磁致换能器中的任意一种或几种；还包括有由低压供电模块以及高压供电模块组成的供电模块；
低压供电模块用于给发射电子线路中的发射通讯接口模块、井下发射同步模块、数字信号处理、现场可编程门阵列控制采集模块以及井下伽马定方位模块供电；
高压供电模块用于给多条能量供给线路、发射电子线路中的高压驱动模块以及发射声系供电。
2.根据权利要求1所述的一种井间声波测井发射探头，其特征在于，多条能量供给线路采用并联方式进行充放电。
3.根据权利要求1所述的一种井间声波测井发射探头，其特征在于，发射声系在马达伺服机构以及支撑臂的控制下贴紧井壁工作；发射声系的发射频率范围为5Hz-20kHz。
4.根据权利要求1所述的一种井间声波测井发射探头，其特征在于，发射监控短节由两组三叠片接收换能器与采集处理线路组成；两组三叠片接收换能器相互垂直设置。
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