[发明专利]一种井间电磁测井信号发射电子系统

摘要

本发明公开了一种井间电磁测井发射电子系统，属于井间电磁测井技术领域。本发明采用功率放大电路对激励信号进行功率放大，其中的功率放大电路采用高压供电，经过阻抗匹配电路后激发线圈产生高能量低频电磁波。发射电子系统具有精密定时器模块，记录发射信号的准确时刻，用于计算发射信号与接收井中接收信号的相位。本发明的发射电子系统由电源模块、井下CPU、定时器模块、DDS信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路、辅助参量测量模块以及主、辅AD转换模块组成。本发明能够产生高能量电磁波，在利用电磁波测井时，结合发射数据与接收数据计算井间地层电阻率，进而反演得到井间油气分布。

主权项

一种井间电磁测井信号发射电子系统，其特征在于，包括：电源模块、井下CPU、定时器模块、DDS信号发生器、功率放大器、阻抗匹配电路、辅助参量测量模块以及主、辅AD转换模块，使该系统能够发射高能量电磁波，并能够利用井间电磁获得更精确的井间电阻率分布剖面图和井间地层信息；其中：所述电源模块，用于为所述井下CPU、所述定时器模块、所述DDS信号发生器、所述辅助参量采集模块以及所述主、辅AD转换模块供电；所述井下CPU，用于控制所述定时器模块定时、所述DDS信号发生器产生激励信号以及采集所述主、辅AD转换模块输出端的数字信号、所述定时器模块的时间信号，并通过通讯接口将采集的信号经过遥传短节传送给地面系统；所述定时器模块，用于在每次发射信号和接收信号经所述主AD转换模块转换成数字信号后，同时分别读取井下发射电子系统和井下接收系统的实时时刻值，并随转换成数字信号的发射信号和接收信号一起通过所述井下CPU上传到所述地面系统，从而确定所述发射信号与所述接收信号的时间差，进而算出所述发射信号和所述接收信号的相位差；所述定时器模块采用GPS同步授时，发射端地面系统和接收端地面系统接收到GPS时钟信号后，对井下发射端定时器模块和接收端定时器模块进行同步授时，然后在每次发射信号和接收信号采集完成之后，分别读取所述发射端定时器模块和所述接收端定时器模块的实时时刻值，并随采集信号一起通过所述井下CPU和所述遥传短节分别上传到所述发射端地面系统和所述接收端地面系统；所述DDS信号发生器,用于产生一定频率范围内的波形激励信号；所述功率放大器，用于将所述DDS信号发生器产生的所述波形激励信号进行功率放大后以激励发射线圈产生高能量电磁波；所述功率放大器采用D类全桥功率放大器，由四个模块组成：PWM调制模块，用于将所述DDS信号发生器输出的激励信号进行PWM调制，输出PWM调制信号；FET驱动模块，用于将所述PWM调制信号转换为有驱动能力的信号，为全桥电路提供控制信号以驱动开关器件；全桥电路模块，用于在所述驱动信号的作用下产生功率信号，以激励所述发射线圈发射高能量电磁波；以及低通滤波模块，用于滤除所述全桥电路模块产生的所述功率信号中含有的高频载波，得到所需频率的所述波形激励信号；所述阻抗匹配电路，用于将所述功率放大器的输出信号进行最大功率化传输至所述发射线圈；所述阻抗匹配电路采用选择调谐电容的方式进行阻抗匹配；所述辅助参量测量模块，用于在测井过程中对所述发射电子系统的温度、磁通量以及供电电压进行实时测量，以判断所述发射电子系统是否处于正常工作状态；所述辅助参量测量模块由四个模块组成：温度测量模块，将温度信号转换为电压信号，用于对所述发射电子系统的温度进行测量；供电电压测量模块，对正电压采用电阻分压，负电压采用反向放大电路的形式，将所有电压转换成所述辅AD转换模块可以采集的电压，用于对所述发射电子系统的硬件电路的供电电压进行测量；磁通量检测模块，通过在所述发射线圈的螺线管上绕多匝线圈，根据线圈中产生的感应电动势推算出磁通量变化的大小，用于测量所述发射电子系统的磁通量变化的大小，以避免所述发射线圈偏离谐振状态；以及多路复用模块，用于从所述温度信号、所述供电电压以及所述磁通量三路信号中选择一路信号传送至所述辅AD转换模块；所述主AD转换模块，用于将所述DDS信号发生器产生的所述波形激励信号转换为数字信号，并传送至所述井下CPU；所述辅AD转换模块，用于将所述辅助参量测量模块输出的模拟信号转换为数字信号，并传送至所述井下CPU。