一种测井数字声波前置放大保护系统及方法与流程

1.本发明涉及声波测井技术领域，具体为一种测井数字声波前置放大保护系统及方法。


背景技术：

2.声波测井法是利用岩石的声波传播特性，研究钻孔剖面岩层和井下工程情况的手段，利用声波在不同岩石的中传播时，速度、幅度及频率的变化等声学特性不相同来研究钻井的地质剖面，判断固井质量的一种测井方法，这种现有的测井数字声波前置放大保护系统在使用时，无法对井下的地层环境特征、形态进行重构显示。
3.所以需要针对上述问题进行改进，来满足市场需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种测井数字声波前置放大保护系统及方法，以解决上述背景技术中提出的无法对井下的地层环境特征、形态进行重构显示的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种测井数字声波前置放大保护系统，包括：地面控制模块和声波测距仪，所述地面控制模块与声波测距仪相连接，所述地面控制模块包括控制电路和声系电路，所述声波测距仪的内部设置有前置通道板、接受转换器和声系仿真模块，所述控制电路的内部设置有cpu控制板和dsp数据处理板，所述声系电路的内部设置有点火控制模块、电源激励电路和发射转换器。
6.优选的，所述地面控制模块可实现m2方式控制命令和参数的下传，以及m2，m5和m7方式声波数据的上传，且地面控制模块与声波测距仪之间的连接地址唯一，通过地面控制模块与声波测距仪之间的唯一连接，以防止不同设备之间的信号相互影响。
7.优选的，所述声波测距仪与声系仿真模块之间采用100khz同步串行信号相连接，以便于减小连接延迟。
8.优选的，所述控制电路与cpu控制板和dsp数据处理板之间为一体结构。
9.优选的，所述声系电路与点火控制模块、电源激励电路和发射转换器之间为一体结构。
10.优选的，所述电源激励电路可将400伏高压信号转化成4000伏高压，以便于增加声波信号的强度。
11.优选的，所述发射转换器包含两组单极发射换能器，一组偶极发射换能器和一个斯通利波发射换能器，以便于发射多组不同的声波。
12.优选的，所述接受转换器可接受声波全波列信号，且声波全波列信号由vp、vs和vt组成，以便于接受多组声波信号，实现测量的多次计算。
13.一种测井数字声波前置放大保护方法，包括以下步骤：s1：由地面控制模块发出声波数据采集指令至井下声波测距仪；s2：控制电路中的cpu控制板接受指令，并根据指令对dsp数据处理板进行参数的
设置，并发送点火信号至点火控制模块；s3：声系电路中的点火控制模块接受信号后，可启动电源激励电路运行，电源激励电路在激发发射转换器，使发射转换器振动产生声波信号；s4：接受转换器接受到的声波信号，并通过声系仿真模块对前置通道板滤波放大及衰减处理后的声波信号，进行声波路径的模拟重构，最终将声波信号转化成电信号，并传送dsp数据处理板；s5：dsp数据处理板对信号进行ad采样后传输给cpu控制板；s6：cpu控制板对数据进行分析、处理、计算，并将数据传至地面控制模块进行储存显示，以此不仅测出井深，而且还可对地层环境的特征进行重构。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该测井数字声波前置放大保护系统及方法，通过地面控制模块与井下声波测距仪之间的数据连接，并利用声波的计算时差测量出井深，再通过声系仿真模块可将声波信号进行模拟重构，并通过cpu控制板的分析、处理、计算，以此可对地层环境的特征进行重构，并通过声波在地层中回波的强度不同，可使电路信号的线性弧度不同，从而可根据电路的不同，分析出地层环境的特征及形状。
15.1.通过地面控制模块发出声波数据采集指令，使cpu控制板可对dsp数据处理板进行参数的设置，并发送点火信号至点火控制模块；点火控制模块接受信号后，可启动电源激励电路运行，电源激励电路在激发发射转换器，使发射转换器振动产生声波信号；接受转换器将接受到的声波信号进行计算，并通过声系仿真模块对前置通道板滤波放大及衰减处理后的声波信号，进行声波路径的模拟重构，最终将声波信号转化成电信号，并传送给dsp数据处理板，dsp数据处理板对信号进行ad采样后传输给cpu控制板；cpu控制板对数据进行分析处理，并根据声波的计算时差测量出井深，并将数据传至地面控制模块进行储存显示，以此可测出井深的同时，对地层环境的特征进行重构，通过声波在地层中回波的强度不同，可使电路信号的线性弧度不同，从而可根据电路的不同，分析出地层环境的特征及形状。
16.2.通过前置通道板7可对传到井下的声波信号，由于外力影响或碎石灰尘等所产生的杂音进行衰减、降噪，并对可用声波信号进行放大，以便于高效、快速的测出精确的数据，以减少测试的次数，从而减小了振动发声使井内碎石震动掉落带来的安全威胁，以达到对井下设备进行保护的目的。
附图说明
17.图1为本发明流程示意图；图2为本发明原理示意图；图3为本发明发射转换器组分示意图。
18.图中：1、地面控制模块；2、声波测距仪；3、控制电路；4、声系电路；5、cpu控制板；6、dsp数据处理板；7、前置通道板；8、点火控制模块；9、电源激励电路；10、发射转换器；11、接受转换器；12、声系仿真模块。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种测井数字声波前置放大保护系统及方法，包括：地面控制模块1和声波测距仪2，地面控制模块1与声波测距仪2相连接，声波测距仪2包括控制电路3和声系电路4，地面控制模块1与声波测距仪2之间通过控制电路3相连接，控制电路3的内部设置有cpu控制板5、dsp数据处理板6和前置通道板7，声系电路4的内部设置有点火控制模块8、电源激励电路9、发射转换器10和接受转换器11，声波测距仪2与声系仿真模块12相连接。
21.地面控制模块1可实现m2方式控制命令和参数的下传，以及m2，m5和m7方式声波数据的上传，且地面控制模块1与声波测距仪2之间的连接地址唯一，通过地面控制模块1与声波测距仪2之间的唯一连接，以防止不同设备之间的信号相互影响，声波测距仪2与声系仿真模块12之间采用100khz同步串行信号相连接，以便于减小连接延迟，控制电路3与cpu控制板5和dsp数据处理板6之间为一体结构，声系电路4与点火控制模块8、电源激励电路9和发射转换器10之间为一体结构，电源激励电路9可将400伏高压信号转化成4000伏高压，以便于增加声波信号的强度，发射转换器10包含两组单极发射换能器，一组偶极发射换能器和一个斯通利波发射换能器，以便于发射多组不同的声波，接受转换器11可接受声波全波列信号，且声波全波列信号由vp、vs和vt组成，以便于接受多组声波信号，实现测量的多次计算。
22.一种测井数字声波前置放大保护方法，包括以下步骤：s1：由地面控制模块1发出声波数据采集指令至井下声波测距仪2；s2：控制电路3中的cpu控制板5接受指令，并根据指令对dsp数据处理板6进行参数的设置，并发送点火信号至点火控制模块8；s3：声系电路4中的点火控制模块8接受信号后，可启动电源激励电路9运行，电源激励电路9在激发发射转换器10，使发射转换器10振动产生声波信号；s4：接受转换器11接受到的声波信号，并通过声系仿真模块12对前置通道板7滤波放大及衰减处理后的声波信号，进行声波路径的模拟重构，最终将声波信号转化成电信号，并传送dsp数据处理板6。
23.s5：dsp数据处理板6对信号进行ad采样后传输给cpu控制板5。
24.s6：cpu控制板5对数据进行分析、处理、计算，并将数据传至地面控制模块1进行储存显示。
25.以此不仅测出井深，而且还可对地层环境的特征进行重构。
26.综上所述：如图1-3所示，在使用该测井数字声波前置放大保护系统及方法时，首先，将地面控制模块1放置在井上，将声波测距仪2放置在井下，使地面控制模块1与井下声波测距仪2之间进行数据的连接，启动地面控制模块1，控制电路3中的cpu控制板5便可接受及发出指令，并将指令传输给地面控制模块1内部设置的dsp数据处理板6，dsp数据处理板6收到指令后，根据当前的坐标进行参数的校零，然后cpu控制板5会再发送点火信号至声系电路4中的点火控制模块8，点火控制模块8收到信号后可启动电源激励电路9，电源激励电路9在控制发射转换器10振动并产生声波信号，井下的声波测距仪2通过接受转换器11接受声波信号，同时将声波信号传送给声波测距仪2内部设置的前置通道板7，前置通道板7将信
号进行滤波放大及衰减处理后，并通过声系仿真模块12对接受到的声音信号的路径进行重构，通过前置通道板7对声波信号进行滤波放大及衰减处理，使得前置通道板7可对传到井下的声波信号，由于外力影响或碎石灰尘等所产生的杂音进行衰减、降噪，并对可用声波信号进行放大，以便于高效、快速的测出精确的数据，以减少测试的次数，从而减小了振动发声使井内碎石震动掉落带来的安全威胁，以达到对井下设备进行保护的目的，接受转换器11再将声系仿真模块12重构的声波路径信号转化成电信号传送给dsp数据处理板6，dsp数据处理板6对信号进行ad采样后传输给地面控制模块1中的cpu控制板5，cpu控制板5对信号进行分析、处理、计算，并将接受到的信号在地面控制模块1中显示，从而测出井深的同时可对地层环境的特征进行重构，并通过声波在地层中回波的强度不同，可使电路信号的线性弧度不同，从而可根据电路的不同，分析出地层环境的特征及形状，这就是该测井数字声波前置放大保护系统及方法的特点。
27.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。