[發明專利]一種井間電磁測井信號發射電子系統

有效

• 申請號: 201410498745.5
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104481519B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 周凱波;段燕云;曾玲;曹攀輝
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/13
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 廖盈春

1.一種井間電磁測井信號發射電子系統，其特征在于，包括：電源模塊、井下CPU、定時器模塊、DDS信號發生器、功率放大器、阻抗匹配電路、輔助參量測量模塊以及主、輔AD轉換模塊，使該系統能夠發射高能量電磁波，并能夠利用井間電磁獲得更精確的井間電阻率分布剖面圖和井間地層信息；其中：

所述電源模塊，用于為所述井下CPU、所述定時器模塊、所述DDS信號發生器、所述輔助參量采集模塊以及所述主、輔AD轉換模塊供電；

所述井下CPU，用于控制所述定時器模塊定時、所述DDS信號發生器產生激勵信號以及采集所述主、輔AD轉換模塊輸出端的數字信號、所述定時器模塊的時間信號，并通過通訊接口將采集的信號經過遙傳短節傳送給地面系統；

所述定時器模塊，用于在每次發射信號和接收信號經所述主AD轉換模塊轉換成數字信號后，同時分別讀取井下發射電子系統和井下接收系統的實時時刻值，并隨轉換成數字信號的發射信號和接收信號一起通過所述井下CPU上傳到所述地面系統，從而確定所述發射信號與所述接收信號的時間差，進而算出所述發射信號和所述接收信號的相位差；所述定時器模塊采用GPS同步授時，發射端地面系統和接收端地面系統接收到GPS時鐘信號后，對井下發射端定時器模塊和接收端定時器模塊進行同步授時，然后在每次發射信號和接收信號采集完成之后，分別讀取所述發射端定時器模塊和所述接收端定時器模塊的實時時刻值，并隨采集信號一起通過所述井下CPU和所述遙傳短節分別上傳到所述發射端地面系統和所述接收端地面系統；

所述DDS信號發生器,用于產生一定頻率范圍內的波形激勵信號；

所述功率放大器，用于將所述DDS信號發生器產生的所述波形激勵信號進行功率放大后以激勵發射線圈產生高能量電磁波；所述功率放大器采用D類全橋功率放大器，由四個模塊組成：PWM調制模塊，用于將所述DDS信號發生器輸出的激勵信號進行PWM調制，輸出PWM調制信號；FET驅動模塊，用于將所述PWM調制信號轉換為有驅動能力的信號，為全橋電路提供控制信號以驅動開關器件；全橋電路模塊，用于在所述驅動信號的作用下產生功率信號，以激勵所述發射線圈發射高能量電磁波；以及低通濾波模塊，用于濾除所述全橋電路模塊產生的所述功率信號中含有的高頻載波，得到所需頻率的所述波形激勵信號；

所述阻抗匹配電路，用于將所述功率放大器的輸出信號進行最大功率化傳輸至所述發射線圈；所述阻抗匹配電路采用選擇調諧電容的方式進行阻抗匹配；

所述輔助參量測量模塊，用于在測井過程中對所述發射電子系統的溫度、磁通量以及供電電壓進行實時測量，以判斷所述發射電子系統是否處于正常工作狀態；所述輔助參量測量模塊由四個模塊組成：溫度測量模塊，將溫度信號轉換為電壓信號，用于對所述發射電子系統的溫度進行測量；供電電壓測量模塊，對正電壓采用電阻分壓，負電壓采用反向放大電路的形式，將所有電壓轉換成所述輔AD轉換模塊可以采集的電壓，用于對所述發射電子系統的硬件電路的供電電壓進行測量；磁通量檢測模塊，通過在所述發射線圈的螺線管上繞多匝線圈，根據線圈中產生的感應電動勢推算出磁通量變化的大小，用于測量所述發射電子系統的磁通量變化的大小，以避免所述發射線圈偏離諧振狀態；以及多路復用模塊，用于從所述溫度信號、所述供電電壓以及所述磁通量三路信號中選擇一路信號傳送至所述輔AD轉換模塊；

所述主AD轉換模塊，用于將所述DDS信號發生器產生的所述波形激勵信號轉換為數字信號，并傳送至所述井下CPU；

所述輔AD轉換模塊，用于將所述輔助參量測量模塊輸出的模擬信號轉換為數字信號，并傳送至所述井下CPU。

2.如權利要求1所述的一種井間電磁測井信號發射電子系統，其特征在于，所述DDS信號發生器包括：

DDS芯片，通過串行接口寫入數據，輸出相應頻率的信號；以及

低通濾波器，濾除所述DDS芯片輸出信號中的混疊信號，得到所需頻率的所述波形激勵信號。

3.如權利要求1所述的一種井間電磁測井信號發射電子系統，其特征在于，所述主AD轉換模塊與所述輔AD轉換模塊均采用AD轉換芯片，分別將所述DDS信號發生器產生的所述波形激勵信號與所述輔助參量測量模塊輸出的所述模擬信號進行采樣并轉換成數字信號，通過所述通訊接口傳送至所述地面系統進行實時數據處理以及監測。