专利名称：多极阵列声波发射变压器组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油地质勘探和金属矿藏勘测测井仪器的声波激 励源的多极阵列声波发射变压器组件。
背景技术：
早期声波测井只记录首波到达时间和首波幅度，利用威利平均时间公式 可计算出地层孔隙度，利用声幅评价套管外水泥胶接质量。后来发展了记录 纵、横波波形的长源距声波测井，能够在硬地层中获得纵、横波时差和衰减。 在此基础上，进一步加大源距、增加接收器数目、减小接收间距，产生了多 极子阵列声波测井。由于声波换能器的响应频带进一步加宽，低频响应更好， 在井下实现数字化，信号动态范围更大，因此记录的波形更完整，更有利于 获得准确的纵波、横波、斯通利波的时差、幅度等参数。然而，上述声波测 井仪器所用的换能器都是径向均匀胀縮振动的单极换能器。当地层纵波速度 低于井内流体声速时，这种测量方式记录不到纵波。为了适应疏松或软地层 情况，又发展了定向激发和测量的多极横波测井技术，并将偶极和单极组合， 扩大声波资料的应用范围。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计满足在高温175'C，高压140MPa环境条件下； 能提供发射电压范围1600 3800V的高温发射变压器组件，它通过控制， 可以产生高压激励脉冲。
本实用新型所述的多极阵列声波高温发射变压器组件它是由放置在一 个两端带有连接头的圆柱体发射变压器骨架管内，从左到右依次为四极Y发 射变压器、四极X发射变压器、偶极X发射变压器、偶极Y发射变压器、单 极发射变压器构成，偶极X发射变压器、偶极Y发射变压器、单极发射变压
3器一端分别与偶极X激励管、偶极Y激励管和单极激励管连接，另一端分别
与偶极X换能器、偶极Y换能器和单极换能器连接，四极X发射变压器一端与四极X激励管的两个控制信号X+、 X-连接，另一端通过二极管与四极发射换能器连接，四极Y发射变压器一端与四极Y激励管连接，另一端通过二极管与四极换能器连接，五个发射变压器的电压输入端并连。
四极X的两个控制信号(X+、 X-)，与四极X变压器组合控制四极发射换能器，构成仿单极或四极激励模式。发射变压器把发射电源变压器输出的几百伏直流高压电压转换成声波换能器工作所需的几千伏高压脉冲来激励发射换能器。首先根据换能器的参数确定激励电压大小，再根据磁芯的参数估算变压器的匝数公式，由于理论值与实验结果有时存在一定的偏差(尤其在高的工作温度变化范围内)，往往测试后再进行调整，才能得到满意效果。
多极声波井下仪的换能器工作需要的数千伏高压，必须采用脉冲变压器升压方式来设计激励源。激励源高压脉冲的幅度和宽度决定换能器的发射功率并影响到工作频率。单极、偶极及四极发射换能器的工作频率和发射功率不同，因而各自激励信号强度与宽度不同，如单极需要4000V 50us的高压激励脉冲，而偶极需要1800V约200us的高压激励脉冲，四极需要2800V 50us的高压激励脉冲，这就需要对发射电路进行灵活控制，采用CPLD可以实现这一要求，井下DSP通过调节发射时刻串行时钟的周期来控制发射脉冲宽度，最高分辨精度可以达到DSP的一个工作时钟。
声波激励源由电平匹配电路、发射逻辑控制器、驱动电平转换电路、互补驱动电路、大功率激励电路、高压脉冲变压器组件、储能电路、供电电源等组成，由DSP通过内部串行命令总线控制，其总体功能框图如附图2所示。
高压激励信号源发射信号的强弱直接决定接收换能器能否接收到足够强度的有效信号，若发射强度不够，声波信号经地层衰减后，接收换能器无法分辨出有用信号与噪声。发射脉冲的宽窄决定接收信号的频率。单极、偶
4极及四极信号发射强度与宽度都不一样。
只有激励发射换能器能够发射出能量足够、脉冲宽度合适的信号，接收 换能器才能接收到反映地层信息的有效声波信号，这是能否取得优质测量结 果的关键。由于源距比较大，声波信号在地层中衰减比较大，从而要求信号 源有足够的功率激励发射换能器。 本发明的优点与积极效果
采用本发明的多极阵列声波测井仪器，除具有常规声波仪器的测井项 目外，它利用多种组合模式，在裸眼和套管井中进行声波单极、偶极阵列测 井，偶极横波直接测井，测量得到的数据可以直接提取软硬地层中的纵波、 横波和斯通利波漫度参数来进行储层的地质评价，包括岩石识别；岩石机 械特性预测；地层孔隙度求取和渗透率估算等。这类测井仪器的许多增强功 能是其它测井仪器不能替代的。
图1多极阵列声波发射变压器组件结构示意图。
图2多极阵列声波发射变压器激励源图。
图3多极阵列声波发射变压器组件电路图示意图。
其中Tl、单极发射变压器 T2、四极Y发射变压器 T3、四极X 发射变压器 T4、偶极X发射变压器 T5、偶极Y发射变压器，1、连接 头 2、十字槽盘头螺钉3、十字槽盘头螺钉 4、六角螺母 5、发 射变压器骨架板 6、发射变压器骨架管 7、连接头 8、单极换能器 9、偶极X换能器 10、偶极Y换能器 11、四极换能器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型所述的多极子阵列声波发射变压器组件结 构作进一步的说明。
本实用新型所述的多极阵列声波高温发射变压器组件将变压器放置在
5一个两端带有连接头1、 7的圆柱体发射变压器骨架管6内，从左到右依次为四极Y发射变压器T2、四极X发射变压器T3、偶极X发射变压器T4、偶极Y发射变压器T5，由十字槽盘头螺钉2，十字槽盘头螺钉3，六角螺母4固定在发射变压器骨架板5上；单极发射变压器T1，偶极X发射变压器T4、偶极Y发射变压器T5、单极发射变压器Tl 一端分别与偶极X激励管、偶极Y激励管和单极激励管连接，另一端分别与偶极X换能器9、偶极Y换能器10和单极换能器8连接，四极X发射变压器一端与四极X激励管的两个控制信号X+、 X-连接，另一端通过二极管与四极换能器ll连接，四极Y发射变压器一端与四极Y激励管连接，另一端通过二极管与四极换能器11连接，五个发射变压器的电压输入端并连与高压供电连接。
十字槽盘头螺钉M5X8;十字槽盘头螺钉M5X50;六角螺母C级。
权利要求1、一种多极阵列声波发射变压器组件，其特征在于它是由放置在一个两端带有连接头的圆柱体发射变压器骨架管内，从左到右依次为四极Y发射变压器、四极X发射变压器、偶极X发射变压器、偶极Y发射变压器、单极发射变压器构成，偶极X发射变压器、偶极Y发射变压器、单极发射变压器一端分别与偶极X激励管、偶极Y激励管和单极激励管连接，另一端分别与偶极X换能器、偶极Y换能器和单极换能器连接，四极X发射变压器一端与四极X激励管的两个控制信号X+、X-连接，另一端通过二极管与四极发射换能器连接，四极Y发射变压器一端与四极Y激励管连接，另一端通过二极管与四极换能器连接，五个发射变压器的电压输入端并连。
专利摘要本实用新型涉及一种多极子阵列声波高温发射变压器组件，由放置在一个发射变压器骨架管内，从左到右依次为四极Y发射变压器、四极X发射变压器、偶极X发射变压器、偶极Y发射变压器、单极发射变压器构成，一端分别与偶极X激励管、偶极Y激励管、单极激励管、四极X激励管、四极Y激励管连接，另一端分别与偶极X换能器、偶极Y换能器、单极换能器、四极换能器连接，五个发射变压器的电压输入端并连，在测井施工中可以同时具备发射单极、偶极和四极声波功能的发射变压器组件，简化了多极发射声系，缩短多极声波测井仪器的长度，提高了测井时效。
文档编号H01F19/00GK201274210SQ20082010823
公开日2009年7月15日 申请日期2008年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者乔文孝, 刘建成, 卢俊强, 李亚敏, 李文东, 李玉霞, 秦玉坤, 贾向东, 鞠晓东 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团测井有限公司