[發明專利]一種硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法

有效

• 申請號: 202010182702.1
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111350494B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 曹景致;賀飛;陳濤;王煒;姜黎明;盧春利;楊居朋;郭慶明;史超;范曉文;田鵬;王偉;劉凱
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將六種頻率的正弦波信號通過變壓器耦合至陣列側向測井儀的各供電電極，前置放大電路拾取處理來自主電極A0的電流信號I_o和監督電極M1的電位信號U₀，進行選頻、濾波、放大及反饋控制；

2)再分別送入兩路A/D測量電路轉換成數字信號；

3)將數字信號送入主控采集電路的DSP中進行數字相敏檢波后得到不同模式下的各個單頻I_fn和U_fn信號；DSP計算出當前實測地層電阻率R_ALn，并根據R_ALn計算值大小判斷當前所處地層處于高阻層、中阻層或低阻層，功率是否出現偏移；依據功率調整算法，實時調整屏流發射源輸出幅度，形成新的屏流發射源f_n；

4)將屏流發射源f_n通過功放變壓器加載到各相應電極，最終使采樣信號始終處于線性測量范圍之內，完成功率調整控制。

2.根據權利要求1所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，步驟1)中，所述六種頻率的正弦波信號的頻率分別為：84Hz、132Hz、180Hz、228Hz、276Hz和324Hz。

3.根據權利要求1所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，步驟1)中，所述前置放大電路包括儀表運放電路、帶通濾波電路、電流轉換和輸出放大電路，用于接收來自地層的原始電流和電位信號。

4.根據權利要求3所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，所述帶通濾波電路用于濾除頻帶外噪聲信號，輸出干凈的模擬信號用于后級A/D采集轉換。

5.根據權利要求1所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，步驟2)中，兩路A/D測量電路均分別包括帶通濾波電路、PGA程控增益控制電路、高精度模數轉換器以及FPGA控制電路。

6.根據權利要求5所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，A/D測量電路中的帶通濾波電路將儀器工作頻帶以外的信號先予濾除，進入PGA程控增益控制電路，進行1/4/8/16/64/256增益選級放大，再送入16Bit高精度模數轉換器，得到的數字信號由FPGA控制電路完成信號的并/串轉換，并通過SPI方式傳送給井下儀器主控板，同時接收從主控板以串行方式發送來的增益控制信號。

7.根據權利要求1所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，步驟3)中，所述功率調整算法實現過程為：

DSP根據公式計算出當前實測地層電阻率；

設定U_fn的上限值為和下限值為

若處于高阻地層，U_fn為時，不增加屏流發射源f_n的電壓；

若處于低阻地層，U_fn為時，不降低屏流發射源f_n的電壓；

若處于中阻地層，按下述步驟進行規則調整：

依公式得到當前實測功率，將P_fn與提前存入DSP中的標準功率進行比較，根據相對誤差ε，調整屏流發射源f_n輸出電壓大小；

當時，屏流發射源f_n輸出的電壓不變；

當時，降低屏流發射源f_n輸出的電壓，使f_n＝(1-ε)U_fn；

當時，增大屏流發射源f_n輸出的電壓，使f_n＝(1-ε)U_fn。

8.根據權利要求1所述的硬件聚焦陣列側向自適應恒功率控制方法，其特征在于，步驟4)中，屏流發射源f_n經過功率放大和變壓器耦合到電極上，產生各模式屏流電流，調整屏流的同時也等比例調整主電流，最終使當前實測功率接近或等于設定的標準功率。