[发明专利]三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路有效
申请号: | 201110320326.9 | 申请日: | 2011-10-20 |
公开(公告)号: | CN102505935A | 公开(公告)日: | 2012-06-20 |
发明(设计)人: | 卢俊强;鞠晓东 | 申请(专利权)人: | 中国石油天然气集团公司;中国石油大学(北京) |
主分类号: | E21B47/00 | 分类号: | E21B47/00;E21B49/00;E21B47/14 |
代理公司: | 北京三友知识产权代理有限公司 11127 | 代理人: | 田野 |
地址: | 100007 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 三维 声波 井下 仪器 换能器 阵列 激励 电路 | ||
技术领域
本发明涉及换能器阵列的激励电路,尤其涉及一种用于石油井下三维声波仪器换能器阵列的激励电路。
背景技术
三维声波测井能够对井下地层进行径向、周向和轴向上的更准确地描述,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是实现三维探测能力的关键技术。用于三维声波测井的相控阵声波发射换能器单元由多个换能器(如45度分布的8换能器)组成,发射声系中安装有多组发射换能器单元(3个或更多),这样可以实现在周向和轴向上对声波辐射的能量进行控制,进而增强有用信号,提高信噪比。与现有的功能较为复杂的多极子声波仪器相比,三维声波测井发射声系激励电路将具有的特点是从发射声系到发射激励电子舱(短节)的多通道(如24通道:3x8)发射激励引线需要多条(如48条:24x2),而且这些引线都传输高电压信号(可达500V或更高),这就要求这些引线的接线端子需要承受高压(大于100MPa)并具有好的高电压绝缘特性,在当今石油测井技术领域还未能实现这一技术。
目前声波测井仪器各个短节之间的承压电气连接最多允许引线数小于70,且引线较多时的情况只是用于逻辑信号和声波接收换能器阵列信号的电气连接,此时不需要考虑高电压时的绝缘性能,而发射激励电路与发射声系之间的引线数则是小于等于32,因此按照常规方式根本无法完成三维发射换能器阵列与发射电子系统的连接。同时,采用较长距离的大量连线传输瞬间变化率较大的高电压信号将不可避免的引入干扰,可能造成井下仪器系统总线和局部总线出现错误,甚至于对其它电路产生严重损毁。
因此,实现多组发射换能器阵列与发射激励电子系统的连接,以及电子系统高质量的实现使换能器阵列按照相控方式工作的多通道高电压激励信号,就成为三维声波发射激励的关键性技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种三维声波井下仪器换能器激励电路,以实现在井下高温和狭小空间条件下三维声波测井相控发射换能器阵列与多通道激励电子系统连接、解决多通道高电压发射激励的技术难题。
为实现上述目的,本发明提供了一种三维声波井下仪器换能器激励电路,所述电路由多个位于发射声系内部的密封多通道高电压电子单元组成,该多通道高电压电子单元包括:
总线接口电路,与三维井下仪器中的发射总控电子单元相连接,用于接收所述发射总控电子单元发送的控制命令;
命令接收及发射控制电路,与所述总线接口电路相连接,用于对接收的控制命令进行译码,并根据接收的控制命令产生发射控制逻辑信号;
多个激励通道,并联于所述命令接收及发射控制电路与发射换能器阵列之间,用于产生驱动信号实现对换能器的激励。
其中,每个激励通道包括:
电平转换电路,与所述命令接收及发射控制电路相连接,用于将控制逻辑电平转换为适合于驱动电路控制端的电压;
互补驱动电路,与所述电平转换电路相连接,用于产生能够驱动大功率VMOS器件或者IGBT器件快速切换的驱动信号;
大功率开关激励电路,与所述互补驱动电路相连接,通过控制大功率VMOS器件或者IGBT器件实现正高压开关端与公共端的通断,再与发射换能器阵列相连接,从而实现对换能器阵列的激励。
所述总线接口电路采用串行差分总线与所述三维井下仪器中的发射总控电子单元相连接,所述串行差分总线由时钟线、数据线和地线组成。
所述高电压电子单元装载在密封壳体内部,该密封壳体安装有绝缘且承载高电压和高压力的连接端子,实现命令线和发射激励信号线的电气连接。
本发明实施例提供的三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路,实现了多个密封高电压激励电子单元与发射换能器阵列在发射声系内部的高效和可靠的连接,解决了在井下高温和狭小空间条件下三维声波测井发射换能器阵列与激励电子系统的连接,并解决了与发射总控电子单元命令接口的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明的限定。在附图中:
图1为本发明三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路的功能框图;
图2为本发明三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路与发射总控电子单元相连接的示意图;
图3为本发明三维声波井下仪器换能器阵列的激励电路中位于发射声系内部的密封高电压电子单元示意图。
具体实施方式
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国石油天然气集团公司;中国石油大学(北京),未经中国石油天然气集团公司;中国石油大学(北京)许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
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