[发明专利]用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路

说明书

技术领域

本发明涉及应用地球物理领域，尤其涉及一种用于石油井下三维声波信 号接收传感器阵列的电路。

背景技术

目前现有技术中主流的多极子声波测井技术仅具有有限的方位和径向探 测能力，而采用具有任意指向性的相控阵声波发射和阵列化的接收传感器(由 数个环形阵列组成)是实现三维探测能力的关键技术。这时要求将现有多极子 接收声系中广泛采用的90度正交分布的4换能器8组阵列提高到45度分布 的8换能器12组(甚至更多)阵列，在这种情况下对井下信号接收和处理电子 系统的要求就会发生如下变化：

(1)从接收声系到主电子舱(短节)的32(4×8)路共40(每组公用1根地线) 条引线变为96(8×12)路共108条引线；

(2)多极子仪器测量时每组合成为一道信号整个仪器共有8路信号需要并 行化模拟处理和数据采集，而三维声波信号接收传感器阵列测量时全部为独 立信号因此共有96路信号需要完全并行的模拟处理和数据采集(这是现有的 石油测井技术领域最大规模的并行信号处理)。

现有技术的声波测井仪器从接收声系(必须处于与井内流体均衡的高压 环境，最高可达140MPa以上)到主电子舱，该主电子舱密封后处于常压环境， 内部用于安装电子系统的承压电气连接最多允许引线数小于70(由于仪器串 系统和仪器本身其它连线的需要，留给接收传感器的连线实际上小于50条)， 因此按照常规方式根本无法完成三维接收阵列与电子系统的连接。同时，较 长距离的大量连线将不可避免的引入干扰，因为井下仪器电路板的允许最大 宽度仅为60mm左右，所以在狭长空间大量的模拟信号并行处理也会带来布局 上的困难，以上的缺陷都会显著降低数据的信噪比。

因此，如何在三维接收传感器阵列条件下完成传感器与电子系统的连接 以及电子系统高质量的完成多路信号的并行化模拟处理和数据采集就成为急 需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，解决在井下高温和狭小空间条件 下实现三维声波测井接收传感器阵列与电子系统连接和实现多通道并行信号 处理电子系统的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于石油井下三维声波信号接收传 感器阵列的电路，所述电路由数个密封电子单元组成位于接收声系内部，所 述密封电子单元通过分布固定在密封端盖上并被压盘锁紧的多个密封连接 器，承载在壳体内部与所述多个密封连接器电连接的至少一个电子线路板实 现，所述数个密封电子单元通过串行高速传输总线与主控电子单元相连接， 并与接收传感器环形阵列相连接；所述密封电子单元具体包括：

信号通道，用于接收和处理所述接收传感器阵列中的对应接收传感器所 传递的发射/采集循环数据，所述信号通道包括前置放大器、有源带通滤波器、 程控增益放大器和模数转换器；

数据缓冲存储器，用于存储所述信号通道传递的发射/采集循环数据；

数据采集控制器，用于控制所述信号通道和数据缓冲存储器传递和存储 发射/采集循环数据；

数据传输控制器，用于控制所述数据缓冲存储器和数据采集控制器的数 据传输，并通过所述串行高速传输总线与所述主控电子单元进行数据通讯。

因此本发明用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路实现了多 个密封电子单元和位于主电子舱的主控电子单元之间的高速、高效和可靠的 数据通讯。由此解决了在井下高温和狭小空间条件下实现三维声波测井接收 传感器阵列与电子系统连接和实现多通道并行信号处理电子系统的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附 图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创 造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路的系 统组成示意图；

图2为本发明的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中密 封电子单元的机械结构示意图；

图3为本发明的用于石油井下三维声波信号接收传感器阵列的电路中密 封电子单元的功能电路组成示意图。

具体实施方式