[发明专利]随钻探层测距雷达及其信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及用于石油、煤炭及其他矿储层的随钻探测其分界面及储层厚度的设备，尤其涉及一种随钻探层测距雷达及其信号发生器。

背景技术

当前，在石油、天然气及煤层气的开发中为了获得更大的产能，往往通过水平井钻井技术，使钻机钻出的井筒轨迹保持在油气层和煤层中，但在实际的施工中井筒轨迹无法完全保持在油气层和煤层中，其原因是目前还没有能定量测出在油气层和煤层界面以及厚度的方法与技术，虽然采用伽玛和电阻率的方法能测出油气层、煤层与其上下盖层的差别，但这仅仅是定性的判断而无法定量或相对准确地测出井筒轨迹距上下边界面的距离。目前方案是将测距雷达集成在随钻仪器中，使其在随钻过程中不断测量随钻仪器与其分界面的距离。

目前现有测距雷达的信号源通常使用的种类有：单脉冲信号、连续波信号、脉冲调制波信号。图3是以往单脉冲产生电路原理图，其产生高压脉冲的工作原理是，雪崩管Q1的供电电压VH在Uceo和Ucbo之间，使雪崩管工作在临界雪崩状态，当触发信号单元发出一个方波触发信号，经过C2和R3组成的微分电路后，整形为一个低压、纳秒级的信号。当此信号进入到Q1后，使其发生雪崩击穿，产生瞬间的雪崩击穿电流，使雪崩管Q1和储能电容C1分别与电阻R2和接口P1所接负载天线分别构成电流回路，表现为在电阻R2和天线上分别产生高压脉冲信号。这个高压脉冲信号的幅度和脉冲宽度根据供电电压HV和元件Q1，C1，C2的选择不同，其变化范围可在几十幅到上百幅不等，脉冲宽度在几个纳秒到几十纳秒不等。

但以上三种信号中，在实际探地雷达通常都是使用高压单脉冲信号，此种信号虽然在信号产生和后期处理上较容易实现，但发射单个脉冲的辐射效果较脉冲调制波信号有所不及。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种随钻探层测距雷达及其信号发生器，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻探层测距雷达及其信号发生器，其结构简单，制造方便，在单脉冲产生电路基础上进行有效、合理的级联，能产生3个连续的高压脉冲信号，从而使探层测距雷达系统获得更加有效、清晰、幅度更大的接收信号，提高系统的分辨率和方便后期的数据。

为实现上述目的，本发明公开了一种随钻探层测距雷达的信号发生器，该信号发生器包含有高压电源和三级单脉冲级联电路，该三级单脉冲级联电路包含第一级脉冲电路、第二级脉冲电路和第三级脉冲电路，其特征在于：

该第一级脉冲电路包含第一级微分电路、第一级雪崩管和第一级回路，该第一级微分电路包含第一电容和第一电阻，该第一级回路包含第二电容和第二电阻；该第二级脉冲电路包含第二级雪崩管和第二级回路，该第二级回路包含第三电容和第三电阻；该第三级脉冲电路包含第三级雪崩管和第三级回路，该第三级回路包含第四电容和第四电阻；

还包含有第二级触发单元和第三级触发单元，该第二级触发单元包含位于第一级雪崩管的射级和地之间的第五电阻和第一级雪崩管和第二级雪崩管之间的第六电阻，该第三级触发单元包含位于第二级雪崩管的射级和地之间的第七电阻和第二级雪崩管和第三级雪崩管之间的第八电阻，且第五电阻和第七电阻为低阻值。

其中：第五电阻和第七电阻为0.22欧姆。

还公开了一种随钻探层测距雷达，其特征在于：该测距雷达包含第一发射单元、第一信号发生器、第一接收单元、第一信号处理单元、第一信号计算转换单元、第二发射单元、第二信号发生器、第二接收单元、第二信号处理单元、第二信号计算转换单元以及触发信号单元，该第一信号发生器和第二信号发生器为权利要求1或2所述的信号发生器。

其中：第一发射单元连接至第一信号发生器，其为1G-5G发射天线振子；第一接收单元为1G-5G接收天线振子，第一信号处理单元包含相互连接的1G-5G小信号放大器和信号滤波及整形器，该1G-5G小信号放大器连接至第一接收单元；第一计算转换单元包含相互连接的信号同步及反射时差计算处理器和时距转换电路，该信号同步及反射时差计算处理器连接至信号滤波及整形器。

其中：第二发射单元连接至第二信号发生器，其为50M-900M发射天线振子；第二接收单元为50M-900M接收天线振子，第二信号处理单元包含相互连接的50M-900M小信号放大器和信号滤波及整形器，该50M-900M小信号放大器连接至第二接收单元；第二计算转换单元包含相互连接的信号同步及反射时差计算处理器和时距转换电路，该信号同步及反射时差计算处理器连接至信号滤波及整形器。