一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置

摘要

本发明公开了一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，包括接收换能器模拟信号前放电路，接收换能器模拟信号前放电路设置在充满硅油的密封承压结构内，一端与对应的接收换能器连接，另一端经数字多路复用控制电路与密封承压结构一端设置的一体化承压插头电连接。本发明采用一体化承压技术，可以快速安装，同时接收换能器直接安装在接收电路板安装孔位内，省去之间的信号连接线，采集到的声波信号通过处理后直接进行A/D转换，有效提高抗干扰性能和信噪比。

说明书

技术领域

本发明属于油田服务技术领域，具体涉及一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置。

背景技术

随着我国油气勘探开发规模不断扩大，页岩气等非常规油气的勘探开发工作不断深入，要求相应的油田服务技术要跟上勘探开发需求。近些年，随钻测井技术尤其是随钻声波测井技术飞速发展，随钻多极子声波成像测井仪是应用最新技术的随钻声波测井仪，能够提供地层声波纵横波时差参数外还能提供诸如岩石力学属性、地层孔隙压力等参数用来识别超压地层和优选泥浆密度，达到改善钻井作业，提高钻井安全系数，也可以用于设计压裂方案。现有随钻声波信号接收处理装置较为成熟的有两种，其共同特点都是模拟信号前放电路与接收换能器处于两个密封装置内，两者之间需要用较长线缆连接，增加了仪器复杂程度，降低了仪器可靠性，同时不利于提高仪器接收信号信噪比。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，满足仪器信号高信噪比，款带宽声波信号采集要求。

本发明采用以下技术方案：

一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，包括接收换能器模拟信号前放电路，接收换能器模拟信号前放电路设置在充满硅油的密封承压结构内，一端与对应的接收换能器连接，另一端经数字多路复用控制电路与密封承压结构一端设置的一体化承压插头电连接。

具体的，接收换能器模拟信号前放电路包括三个，三个接收换能器模拟信号前放电路按顺序与数字多路复用控制电路连接组成一体电路结构。

进一步的，一体电路结构的外部套装设置有异型橡胶支撑保护套，异型橡胶支撑保护套的外部套装设置有条状橡胶外保护罩。

更进一步的，密封承压结构包括相互连接的上密封承压接头和下密封承压接头，上密封承压接头安装在靠近数字多路复用控制电路一端的条状橡胶外保护罩内，下密封承压接头安装在靠近第三块接收换能器模拟信号前放电路一端的条状橡胶外保护罩内。

再进一步的，条状橡胶外保护罩的对应处分别固定在上密封承压接头和下密封承压接头的固定凹槽内，形成一个密封腔体。

再进一步的，条状橡胶外保护罩与上密封承压接头和下密封承压接头之间通过捆扎带固定，捆扎带的高度小于等于上密封承压接头和下密封承压接头的外表面高度。

进一步的，异型橡胶支撑保护罩的内部设置有用于安装电路的安装槽。

具体的，接收换能器模拟信号前放电路的接收换能器安装孔位两端分别通过电路板安装卡槽安装一个接收换能器橡胶支架，接收换能器正极向上安装在接收换能器橡胶支架的换能器卡槽内。

进一步的，接收换能器橡胶支架为回字型结构，接收换能器设置在两个接收换能器橡胶支架之间。

具体的，接收信号处理装置包括多套，多套接收信号处理装置间隔90°呈周向排列安装在钻铤上的安装槽位内。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，接收电路单独安装接收电子线路中，接收换能器单独安装在接收声系上，接收电路通过信号传输线将接收到的声波模拟信号进行处理，这种方案仪器设计复杂、体积大、信号衰减多、信噪比差、抗震效果不好，由于接收电路与接收换能器之间信号传输线易损坏，仪器故障率高。

进一步的，接收换能器安装在接收采集电路板上，省去了接收换能器到接收前放电路之间的信号连接线，降低仪器复杂程度，减小噪声干扰。

进一步的，采用12个声波接收换能器及其模拟信号前放电路同时置于一个充满硅油的密封承压结构内，整个装置与井孔泥浆直接接触，提高了声波信号耦合系数，有利于提高采集信号信噪比。

进一步的，经过前放电路处理的声波接收信号直接进行A/D转换，将数字信号上传，有利于减小信号传输损耗，减小环境噪声干扰。

进一步的，接收信号处理装置安装方式采用“抽、拉”设计，有利于快速安装及拆卸。

进一步的，异型橡胶支撑保护套与电路板配、配套设计有安装导向槽，电路板安装采用“抽、拉”设计，保证电路板在工作过程中不会发生“扭、转”,通水橡胶支撑保护套可以有效减小外部震动对电路板及接收换能器的物理伤害。

进一步的，换能器橡胶支撑架可以将接收换能器固定在接收电路板安装孔位上，同时接收换能器不会处于钳定状态。

进一步的，采用“回”字型结构，将接收换能器安装在两个接收换能器橡胶支架之间，在将组合体安装在前放电路换能器安装孔位内。保证接收换能器处于自由振动状态，同时防止接收换能器在使用过程中产生横向、纵向位移及扭动。

进一步的，一体化承压插头采用一体承压硫化加工工艺，在保证良好的电气连接情况下可以有效抵抗地层压力的伤害，保证承压插头密封绝缘性能。

综上所述，本发明采用一体化承压技术，可以快速安装，同时接收换能器直接安装在接收电路板安装孔位内，省去之间的信号连接线，采集到的声波信号通过处理后直接进行A/D转换，有效提高抗干扰性能和信噪比。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明安装示意图；

图2为本发明组装成品示意图；

图3为本发明条状橡胶保护外罩示意图；

图4为本发明异型橡胶支撑保护套示意图；

图5为本发明换能器橡胶支架示意图；

图6为本发明一体化承压插头示意图；

图7为本发明上密封承压接头示意图；

图8为本发明下密封承压接头示意图。

其中：1.接收换能器模拟信号前放电路；2.数字多路复用控制电路；3.条状橡胶外保护罩；4.异型橡胶支撑保护套；5.接收换能器橡胶支架；6.上密封承压接头；7.下密封承压接头；8.一体化承压插头。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，采用12个声波接收换能器及其模拟信号前放电路同时置于一个充满硅油的密封承压结构内，接收换能器直接安装在接收采集电路板上的安装孔位上，每个接收换能器均有与之单独对应的低噪声模拟信号调理电路，12组声波压电接收传感器的微弱电信号同时进行处理；接收信号通过低噪声模拟信号调理电路，实现对传感器输出的微弱电信号的滤波、放大，使用高精度A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，12路并行采集的数字信号经过重新编码后转换成串行数据发送给上位机。

请参阅图1和图2，本发明一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，包括接收换能器模拟信号前放电路1、数字多路复用控制电路2、条状橡胶外保护罩3、异型橡胶支撑保护套4、接收换能器橡胶支架5、上密封承压接头6、下密封承压接头7和一体化承压插头8。

接收换能器模拟信号前放电路1，接收换能器接收到的声波信号经过滤波、放大后，使用高精度A/D转换器将模拟信号转换成数字信号。

数字多路复用控制电路2，将12路并行采集的数字信号经过重新编码后转换成串行数据发送给上位机。

请参阅图3，条状橡胶外保护罩3，采用扁条形设计，和上密封承压插头、下密封承压插头组成密封承压腔体保护电路不受震动、压力等物理伤害。

请参阅图4，异型橡胶支撑保护套4，采用异型设计，电路采用抽拉方式安装在保护套内，防止电路板在使用过程中产生横向位移和扭动。

请参阅图5，接收换能器橡胶支架5采用“回”字型结构，将接收换能器安装在两个接收换能器橡胶支架之间，在将组合体安装在前放电路换能器安装孔位内。保证接收换能器处于自由振动状态，同时防止接收换能器在使用过程中产生横向、纵向位移及扭动。

请参阅图6，一体化承压插头8与上密封承压接头6连接成一个整体，一体化承压插头8的导线从上密封承压接头6中间穿出，并按照电路设计的顺序焊接到数字多路复用控制电路2相应焊接孔位内。起到承压密封作用同时连接电信号。

请参阅图7，上密封承压接头6与一体化承压插头8连接成一个整体，下端与条状橡胶外保护罩连接组成上端密封结构，起到密封承压的作用。

请参阅图8，下密封承压接头7上端与条状橡胶外保护罩连接组成下端密封结构，起到密封承压的作用。

数字多路复用控制电路2与三块相同的接收换能器模拟信号前放电路1按照先后顺序用导线连接成一体电路结构，数字多路复用控制电路2的一端为一体电路结构的上端，第三块接收换能器模拟信号前放电路1的末端为一体电路结构的下端；一体电路结构的外部套装设置有异型橡胶支撑保护套4，异型橡胶支撑保护套4的外部套装设置有条状橡胶外保护罩3，上密封承压接头6安装在靠近数字多路复用控制电路2一端的条状橡胶外保护罩3内，下密封承压接头7安装在靠近第三块接收换能器模拟信号前放电路1一端的条状橡胶外保护罩3内，一体化承压插头8与上密封承压接头6连接成一个整体，一体化承压插头8的导线从上密封承压接头6中间穿出，并按照电路设计的顺序焊接到数字多路复用控制电路2相应焊接孔位内，一体化承压插头8与上密封承压接头6、下密封承压接头7和条状橡胶外保护罩形成密闭空间，并在密闭空间内填充硅油。

用捆扎带将条状橡胶外保护罩3固定在上密封承压接头6的固定凹槽内，使两者形成一个密封的腔体，固定完成后捆扎带高度不超过上密封承压接头6外表面；用捆扎带将条状橡胶外保护罩3固定在下密封承压接头7的固定凹槽内，使两者形成一个密封的腔体，固定完成后捆扎带高度不超过下密封承压接头7外表面；形成一个密闭空间，通过上密封承压接头6的注油口和下密封承压接头7的出油口对这个密闭空间注入硅油，使密闭空间内无空气存在。

异型橡胶支撑保护罩4的内部设置有安装槽，电路沿一体结构的下端装入异型橡胶支撑保护罩4内，异型橡胶支撑保护套4的长度与连成一体的电路长度相同。

在接收换能器模拟信号前放电路1的接收换能器安装孔位两端分别通过电路板安装卡槽安装一个接收换能器橡胶支架5，将接收换能器正极向上安装在接收换能器橡胶支架5的换能器卡槽内，保证接收换能器处于非钳定状态。

随钻多极子声波成像测井仪用接收信号处理装置包括四套，四套接收信号处理装置安装在钻铤上设置的安装槽位内，间隔90°呈周向排列设置；每套信号接收处理装置包括三块接收换能器模拟信号前放电路1，每块接收换能器模拟信号前放电路1内安装有四个接收换能器，随钻多极子声波成像测井仪用接收信号处理装置共安装12个接收换能器。本发明可根据实际仪器使用需要灵活增减接收换能器模拟信号前放电路1数量。

本发明一种随钻多极子声波成像测井仪接收信号处理装置，将接收换能器与接收换能器前放电路相结合，在井下直接将模拟信号转换成数字信号，避免了通过长线缆将接收换能器接收到的模拟信号上传至接收电路再进行处理的传统方式存在较大信号干扰、信噪比低、安装复杂的缺点。充满硅油的密封结构可随外部压力变化产生形变，使密封结构内外压力达到平衡，同时硅油也充当声耦合剂，使声波信号能够顺利被接收换能器接收。。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。