[發(fā)明專(zhuān)利]一種隨鉆多極子聲波成像測(cè)井儀的控制電路及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911185538.3
• 申請(qǐng)日: 2019-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111075433B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李劍;黃飛;李玉霞;陳輝娜;路濤;李亞敏;侯超;董高峰;鄒驍;胡凱利;醋云彥;李勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/14
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/14;E21B49/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 張海平

1.一種隨鉆多極子聲波成像測(cè)井儀的控制電路，其特征在于，包括控制電路模塊(2)、發(fā)射電路模塊(3)和聲波信號(hào)前放電路模塊(6)，

所述的控制電路模塊(2)與上位機(jī)連接，控制電路模塊(2)用于接收上位機(jī)下發(fā)的工作命令，并將工作命令解碼后發(fā)送控制命令給發(fā)射電路模塊(3)和聲波信號(hào)前放電路模塊(6)；

所述的發(fā)射電路模塊(3)與隨鉆多極子聲波成像測(cè)井儀中的發(fā)射換能器(4)連接，發(fā)射電路模塊(3)用于接收控制電路模塊(2)發(fā)來(lái)的控制命令，并將控制命令處理后發(fā)送激勵(lì)信號(hào)給所述的發(fā)射換能器(4)，所述的發(fā)射換能器(4)用于接收發(fā)射電路模塊(3)發(fā)來(lái)的激勵(lì)信號(hào)并產(chǎn)生地層內(nèi)傳播的聲波信號(hào)；

所述的聲波信號(hào)前放電路模塊(6)與隨鉆多極子聲波成像測(cè)井儀中的聲波接收換能器(5)連接，所述的聲波接收換能器(5)用于接收所述發(fā)射換能器(4)發(fā)來(lái)的聲波信號(hào)，并將聲波信號(hào)處理后發(fā)送波形信號(hào)給聲波信號(hào)前放電路模塊(6)；

當(dāng)所述的聲波接收換能器(5)發(fā)送波形信號(hào)給聲波信號(hào)前放電路模塊(6)后，聲波信號(hào)前放電路模塊(6)用于接收控制電路模塊(2)發(fā)來(lái)的控制命令，并將控制命令處理后接收聲波接收換能器(5)發(fā)送的波形信號(hào)，之后聲波信號(hào)前放電路模塊(6)對(duì)波形信號(hào)進(jìn)行濾波、放大和數(shù)字化處理后發(fā)送數(shù)字信號(hào)給控制電路模塊(2)，控制電路模塊(2)接收聲波信號(hào)前放電路模塊(6)發(fā)來(lái)的數(shù)字信號(hào)并將該數(shù)字信號(hào)處理后進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述的控制電路模塊(2)包括依次連接的主控電路板(2-1)、信號(hào)采集電路板(2-2)、數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路板(2-4)；

所述的主控電路板(2-1)與上位機(jī)連接，用于接收上位機(jī)下發(fā)的工作命令，并將工作命令解碼后發(fā)送控制命令給信號(hào)采集電路板(2-2)和發(fā)射電路模塊(3)，信號(hào)采集電路板(2-2)用于接收主控電路板(2-1)發(fā)來(lái)的控制命令，并將控制命令處理后發(fā)送采集信號(hào)給聲波信號(hào)前放電路模塊(6)，控制聲波信號(hào)前放電路模塊(6)用于接收信號(hào)采集電路板(2-2)發(fā)來(lái)的采集信號(hào)，并將采集信號(hào)處理后接收聲波接收換能器(5)發(fā)送的波形信號(hào)，之后聲波信號(hào)前放電路模塊(6)發(fā)送數(shù)字信號(hào)給信號(hào)采集電路板(2-2)；

所述的信號(hào)采集電路板(2-2)用于采集聲波信號(hào)前放電路模塊(6)發(fā)來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)重新編碼后發(fā)送重新組合的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)，數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)用于接收信號(hào)采集電路板(2-2)發(fā)來(lái)的重新組合的數(shù)據(jù)，并將重新組合的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)解算，解算后的數(shù)據(jù)重組打包并加上時(shí)間信息發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路板(2-4)；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路板(2-4)用于接收數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)發(fā)來(lái)的包含時(shí)間信息的打包數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

所述的主控電路板(2-1)包括CAN1接口電路和CAN2接口電路，CAN1接口電路和CAN2接口電路之間連接有第一數(shù)字信號(hào)處理器，CAN1接口電路和CAN2接口電路上均連接有收發(fā)器；

所述的CAN1接口電路連接有上位機(jī)，CAN2接口電路發(fā)送控制命令給信號(hào)采集電路板(2-2)和發(fā)射電路模塊(3)；

所述的信號(hào)采集電路板(2-2)包括若干個(gè)第一現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件、高速差分驅(qū)動(dòng)器和高速差分接收器；

所述的第一現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件用于接收CAN2接口電路發(fā)來(lái)的控制命令，并將控制命令處理后發(fā)送采集信號(hào)給聲波信號(hào)前放電路模塊(6)，聲波信號(hào)前放電路模塊(6)用于接收現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件發(fā)來(lái)的采集信號(hào)，之后聲波信號(hào)前放電路模塊(6)發(fā)送數(shù)字信號(hào)給高速差分接收器，高速差分接收器將該數(shù)字信號(hào)發(fā)送給高速差分驅(qū)動(dòng)器，高速差分驅(qū)動(dòng)器通過(guò)McBSP接口將數(shù)字信號(hào)重新編碼后發(fā)送重新組合的數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)；

所述的數(shù)據(jù)處理電路板(2-3)包括第二數(shù)字信號(hào)處理器、第三數(shù)字信號(hào)處理器、高速差分接收驅(qū)動(dòng)器和高速差分發(fā)送驅(qū)動(dòng)器；

所述的高速差分接收驅(qū)動(dòng)器用于高速差分驅(qū)動(dòng)器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和數(shù)據(jù)解算；第二數(shù)字信號(hào)處理器用于接收解算后的數(shù)據(jù)，并將解算后的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)、緩存和處理，之后匯總至第三數(shù)字信號(hào)處理器；第三數(shù)字信號(hào)處理器用于接收第二數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行打包，然后通過(guò)高速差分發(fā)送驅(qū)動(dòng)器發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路板(2-4)；

所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路板(2-4)包括相互連接的第四數(shù)字信號(hào)處理器和第二現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件；

所述的第四數(shù)字信號(hào)處理器用于接收高速差分發(fā)送驅(qū)動(dòng)器發(fā)送的數(shù)據(jù)；第二現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件用于將第四數(shù)字信號(hào)處理器接收的數(shù)據(jù)存入NAND?FLASH中；

所述的發(fā)射電路模塊(3)包括發(fā)射數(shù)字控制電路(3-1)、高壓DC-DC模塊(3-2)和發(fā)射控制器(3-3)，發(fā)射換能器(4)包括單極發(fā)射換能器、四極Y發(fā)射換能器和四極X發(fā)射換能器；

所述的發(fā)射數(shù)字控制電路(3-1)用于接收主控電路板(2-1)下發(fā)的控制命令，并將控制命令處理后輸出控制電壓至高壓DC-DC模塊(3-2)的控制端，所述的單極發(fā)射換能器、四極Y發(fā)射換能器和四極X發(fā)射換能器分別通過(guò)第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件與高壓DC-DC模塊(3-2)并聯(lián)，高壓DC-DC模塊(3-2)輸出所述單極發(fā)射換能器、四極Y發(fā)射換能器和四極X發(fā)射換能器工作所需的電壓；

所述的發(fā)射控制器(3-3)包括第三現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件，第三現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)器件用于接收主控電路板(2-1)下發(fā)的控制命令，并將控制命令處理后產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，所述激勵(lì)信號(hào)控制第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通或關(guān)斷，第一開(kāi)關(guān)元件、第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件導(dǎo)通后單極發(fā)射換能器、四極Y發(fā)射換能器和四極X發(fā)射換能器產(chǎn)生地層內(nèi)傳播的多極子聲波信號(hào)；

所述的聲波信號(hào)前放電路模塊(6)包括若干個(gè)條帶，每個(gè)條帶包括若干個(gè)并行連接的獨(dú)立模擬前置放大通道，每個(gè)獨(dú)立模擬前置放大通道的輸出端連接有A/D轉(zhuǎn)換電路，每個(gè)條帶與CPLD匯集板連接；

所述的CPLD匯集板用于接收信號(hào)采集電路板(2-2)發(fā)來(lái)的采集信號(hào)并將采集信號(hào)處理后發(fā)送控制信號(hào)給每個(gè)條帶，每個(gè)條帶用于接收CPLD發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，并根據(jù)控制信號(hào)接收聲波接收換能器(5)發(fā)送的波形信號(hào)，并將波形信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換電路用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā)送給CPLD匯集板，CPLD匯集板接收A/D轉(zhuǎn)換電路發(fā)來(lái)的數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送給信號(hào)采集電路板(2-2)。