[发明专利]一种消除感应测井直耦信号的自动调节装置及调节方法

说明书

技术领域

本发明属于感应测井技术领域，特别涉及测井仪中接收线圈直耦信号对消领域。

背景技术

感应测井仪发射线圈的发射信号在导电地层中产生涡流，涡流对接收线圈产生携带地层信息的二次感应信号，通过测量二次感应信号来获取地层信息。但是在实际测量过程中，由于发射线圈和接收线圈的耦合效应，接收线圈还会接收到来自发射线圈的直耦信号。直耦信号不携带地层信息，并且一般会比二次感应信号大一个数量级以上，因此需要对接收线圈的直耦信号进行消除。

由电磁感应的基本原理可知，直耦信号的方向与线圈的绕向有关。在测井仪中通常采用在接收线圈上串接补偿线圈的方式来去除直耦信号，现阶段实际应用中该过程需要手动绕制补偿线圈，通过改变补偿线圈的匝数和面积来去除直耦信号。然而手动绕制的线圈存在精度、稳定度差的缺点，并且一旦组装完成，若仪器在运输和使用中对消效果出现变化，必须通过上述方式重新对消，这样会消耗大量的时间和人力成本。

中国专利《一种感应测井直耦信号调节装置》申请号为201120078668.X提出了一种机械式的感应测井直耦信号调节装置。在该装置中，接收线圈的补偿线圈缠绕在一可以通过螺旋方式沿线圈骨架移动的环状支架上，带动对消线圈与发射线圈之间的距离发生变化，影响线圈的耦合强度，直到调节到最佳距离使得基本消除直耦信号。上述方法使得消除直耦信号的过程中无需直接对线圈进行变化，简化了对消过程，但是仍旧需要手动完成，调试困难，且存在精度低、稳定性差的弊端。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术的不足之处研究设计一种消除感应测井直耦信号的自动调节装置及调节方法，达到测井仪调试过程简单易操作、精度高、稳定性好的目的。

本发明的解决方案是背景技术中补偿线圈分为匝数固定的基线圈和匝数可调的调节线圈，调节线圈中引出若干抽头，不同的抽头对应不同线圈匝数，各抽头共同接入模拟开关，然后依次连接信号调理、采样电路与主控电路，模拟开关依次接通各抽头，信号经过信号调理、采样电路，传给主控电路，主控电路通过DPSD算法（数字相敏检波算法）计算出信号中各直耦信号强度并记录下来，选择出强度最弱的直耦信号对应的抽头，控制模拟开关一直接通该抽头，由此实现发明目的。因此本发明包括：线圈骨架、绕于线圈骨架头段的发射线圈、绕于线圈骨架尾段的接收线圈和与接收线圈串联、绕向相反的补偿线圈，其特征在于：补偿线圈分为匝数固定的基线圈和与基线圈串联且绕向一致的调节线圈，调节线圈中引出若干抽头，不同抽头对应不同线圈匝数，各抽头共同接入模拟开关，模拟开关分别连接信号调理、采样电路与主控电路，信号调理、采样电路再与主控电路连接。

其中调节线圈的绕线印制于PCB板上，多层PCB板替代多匝线圈，从每层PCB板接出一定数目的抽头，以实现整数匝和分数匝的调节。

设置3层PCB板，每层PCB板线圈接出5个抽头。

信号调理、采样电路包括低噪声放大器、带通滤波器1、可编程增益放大器、带通滤波器2、模数转换器，信号依次经过低噪声放大器、带通滤波器1、可编程增益放大器、带通滤波器2、模数转换器，最后输出。

主控电路包括采样输入接口、DSP（数字信号处理器）、控制输出接口、外部通信接口，其中DSP通过外部通信接口与外部设备进行指令和数据传输、通过采样输入接口获得线圈信号采样数据、通过控制输出接口控制模拟开关切换抽头。

一种用于消除测井直耦信号的自动调节装置的调节方法，该方法包括：

步骤一：初始化系统，包括模拟开关控制信号、自动增益放大器控制信号、模数转换器采样时钟，以及外部通信接口的初始化；

步骤二：DSP从外部通信接口接收到来自外部设备的直耦自动对消命令；

步骤三：DSP在当前抽头下完成DPSD算法，测得当前抽头下线圈直耦对消后的直耦信号强度并记录；

步骤四：DSP控制多选一模拟开关切换至另一相邻抽头，重复步骤三，测得该抽头下直耦信号强度并记录；

步骤五：比较步骤三和步骤四中直耦信号强度大小，若从步骤三中抽头切换至步骤四中抽头，直耦信号强度减弱，则继续沿该方向切换抽头，直至直耦信号强度减至最弱，此时直耦信号自动消除完成；反之，若从步骤三中抽头切换至步骤四中抽头，直耦信号强度增强，则沿相反方向切换抽头，直到找出直耦信号强度最弱抽头；

步骤六：DSP返回“直耦对消完成”信号、当前直耦信号强度、调节线圈抽头位置信息至外部设备，等待下一次直耦自动对消命令的到来。