[實用新型]聲波測井發射換能器驅動系統

有效

• 申請號: 201220528607.3
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN202991019U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 張博;王軍杰;王武營;成思;周祥熹;鄧方青;劉峰;常平平;殷謙;喬喜梅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十二研究所
• 主分類號: E21B47/14
• 分類號: E21B47/14;E21B49/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 王明朗

技術領域

本實用新型涉及聲波測井的技術領域，具體涉及一種聲波測井發射換能器驅動系統。?

背景技術

聲波測井是地球物理測井的主要方法之一，在油氣田的勘探和開發階段均有著廣泛的應用。理論及試驗研究表明，聲源頻帶特性對測井效果有很大的影響，對于不同的測井目的和地質條件應該采用合適的聲源頻帶。例如：對于單極子聲波測井來說為了突出縱橫波通常需要較高的聲源頻率；而若想獲得較好的斯通利波則需要工作在低頻模式；對于套管井固井質量測井來說，聲源主頻通常設在20kHz左右；對于偶極子橫波測井，希望聲源頻率在偶極彎曲波截至頻率附近（彎曲波截至頻率與地層及井眼尺寸有關）。此外，不同地層對聲波的衰減作用有較大差別，因此對聲源功率也有不一樣的要求。目前聲波測井儀發射換能器通常采用一定寬度的高壓矩形脈沖進行激勵，用戶無法根據工程或科研需要進行聲源頻率的控制。?

實用新型內容

本實用新型的目的是提供了一種新的聲波測井發射換能器驅動系統。用戶可以根據需要靈活的配置所需要聲源參數，提高聲波測井數據的質量，使聲波測井更好的為生產和科研服務。?

技術方案：一種聲波測井發射換能器驅動系統，含有波形產生模塊、功率放大模塊和發射換能器，還包含有地面儀，地面儀內設置地面波形設計模塊，所述地面波形設計模塊通過遙測短節與井下控制單元進行信息傳遞，井下控制單元與D/A轉換模塊相連,D/A轉換模塊模擬輸出端接信號調理模塊，信號調理模塊輸出端與線性功率放大電路輸入端相連，線性功率放大電路輸出端與發射換能器相連。?

所述功率放大電路包括輸入端的信號耦合變壓器T1和輸出端的升壓變壓器T2、功率MOS管Q1、Q2，信號耦合變壓器T1的次級繞組的兩端分別為信號Sig1和Sig2；信號Sig1經過電阻R1、R3分壓后與功率MOS管Q1的柵極相連,信號Sig2經過電阻R2、R4分壓后與功率MOS管Q2的柵極相連,功率MOS管Q1、Q2的源極均與地相連；功率MOS管Q1的柵極依次通過穩壓二極管D1、D2后與地相連，功率MOS管Q2的柵極依次通過穩壓二極管D3、D4后與地相連；功率MOS管Q1、Q2的漏極分別與所述升壓變壓器T2的初級繞組兩端連接，該初級繞組有一個中心抽頭，該中心抽頭與高壓直流電源HV相連；升壓變壓器T2的次級繞組兩端與發射換能器兩端相連；功率MOS管Q1、Q2的源極分別通過電阻R5和R6與高壓直流電源HV相連。?

信號耦合變壓器T1的次級繞組有一個中心抽頭，該中心抽頭與正向偏置電壓Vbis相連。?

井下波形產生模塊：井下控制單元（如MCU、DSP、FPGA、CPLD等）根據接收到地面的波形數據；或者是井下控制單元已存儲的波形數據，通過地面儀向井下控制單元發送控制指令，使井下控制單元自己產生波形數據；將上述波形數據通過D/A轉換產生低壓模擬波形，并通過濾波電路、放大電路進行信號調理后輸出低壓模擬波形Signal波形；?

功率放大模塊：采用線性功率放大電路（如變壓器耦合甲乙類推挽功率放大電路）將低壓模擬波形Signal波形進行功率放大（通常輸出的電壓峰峰值應達到幾百伏乃至數千伏），放大后的高壓波形施加在發射換能器上，從而向外輻射聲波。

所述功率放大電路包括信號耦合變壓器T1、升壓變壓器T2、功率MOS管Q1、Q2等，Signal信號經過信號耦合變壓器T1變成極性相反的兩路信號Sig1和Sig2，信號耦合變壓器T1的次級繞組有一個中心抽頭，該中心抽頭與偏置電壓Vbis相連，以避免交越失真（也可以采用運算放大器構成的同相放大、反相放大及求和電路實現）；信號Sig1經過電阻R1、R3分壓后加在功率MOS管Q1的柵極,信號Sig2經過電阻R2、R4分壓后加在功率MOS管Q2的柵極,功率MOS管Q1、Q2的源極均與地相連；功率MOS管Q1的柵極依次通過穩壓二極管D1、D2后與地相連，功率MOS管Q2的柵極依次通過穩壓二極管D3、D4后與地相連，對功率MOS管Q1和Q2起到保護作用;功率MOS管Q1、Q2的漏極分別與所述升壓變壓器T2的初級繞組兩端連接，該初級繞組有一個中心抽頭，該中心抽頭與高壓直流電源HV相連，為功率放電電路提供能量；升壓變壓器T2的次級繞組兩端與發射換能器M兩端相連；功率MOS管Q1、Q2的源極分別通過電阻R5和R6與高壓直流電源HV相連；功率MOS管Q1、Q2的在Signal信號的正負半周輪流導通，通過升壓變壓器T2升壓后對發射換能器M進行激勵。為了提高功率放大電路輸出線性度及工作穩定性可以增加負反饋。?