[发明专利]一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置

权利要求书

1.一种水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，钻前：地面上打开信号接口盖，通过信号接口，用数据线将水平主地应力方向随钻测量系统与电脑连接，通过地面配套软件将井下装置初始化，设置完毕后，插上短路插头，完成系统上电，水平主地应力方向随钻测量信号采集与存储装置进入待机状态；

步骤2，钻中：测量系统到达目标地层后，地面下传启动指令，主控电路收到该指令后，发送启动信号采集指令给随钻测量信号采集与存储装置；测量系统在随钻工程中，实时采集并处理井壁反射的回波信号，解算得到井眼椭圆长、短轴方向信息，并通过MWD将井眼椭圆长、短轴方向信息上传到地面，地面系统根据收到的井眼椭圆长、短轴方向信息，可随井深变化绘制出井眼剖面形状，从而得到最大或最小地应力方向；

步骤3，钻后：起钻后，打开信号接口盖，拔掉短路插头，将测量装置断电，通过信号接口，用数据线将随钻井眼尺寸与形状测量装置与电脑连接，从信号采集与存储装置中读取井下存储器中原始波形数据；

其中，所述水平主地应力方向随钻测量系统信号采集与存储装置包括：

无磁钻铤本体(1)，其两端分别连接MWD通讯测量短节和井下钻具；

采集与存储电路，安装于所述无磁钻铤本体(1)侧壁的凹槽内，具体包括：依次连接的前置放大电路，带通滤波电路，自动压控增益放大器，AD信号采集器，数据存储电路，通讯接口；

其中：

前置放大器，用于增强收到的超声波发生器的发射波和反射波信号的驱动能力；

带通滤波器，用于滤除其干扰信号，将放大后的井壁反射信号进行滤波处理；

自动压控增益放大器，用于根据输入信号的电压幅值自动调节输出信号的电压幅值；

信号采集器和数据存储电路，用于将超声波换能器的发射波和反射波信号模拟值转换为12位数字值，并保存在单片机内存中。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，信号的采集包括以下步骤：

整个系统初始化，进入死循环等待启动信号采集；

当接收到主控电路发来的启动信号采集指令后，定时器清零开始计时；

采集与存储电路每隔0.25微秒采集一个AD值，每个通道采集时长200微秒，即800个AD值，计数器每采集一次自加1，共计加到800，完成一个采样工作周期；

采样结束后、将4个通道共计3200个AD值顺序存储在单片机内存中，或者外部存储器均可；

存储结束后，将存储数据发送给主控单元进行数据计算并上传实时井壁间距数据；

程序返回初始状态，等待下一次启动信号采集指令。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述前置放大器采用德州仪器生产的Texas Instruments LM1875T/NOPB单声道音频放大器,其典型增益带宽积为5.5MHz具有高增益带宽积的音频放大器，设计发射信号中心频率在400kHz。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述带通滤波器采用TI公司OPA838电压反馈运算放大器高速精密运算放大器为核心芯片设计成带通滤波器。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述自动压控增益放大器采用德州仪器TI公司的VCA810AID控制电压放大器或AD83系列控制电压放大器或LMH6503MT/NOPB控制电压放大器为核心芯片。

6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述信号采集器采用PIC32MZ EF系列单片机进行采样处理。