[发明专利]一种三维接收阵列式声系

说明书

技术领域

本发明关于应用地球物理技术领域，特别是关于油气勘探开发领域，具体的讲是一种三维接收阵列式声系。

背景技术

在油气勘探开发领域中，为了能够实现井下地层在径向、周向和轴向上的更准确地描述，新型仪器的接收声系（诸如三维声波测井和方位声波测井等声波仪器的接收声系）均需要采用阵列化的接收传感器。而现有技术中的主流多极子阵列声波测井仪接收声系广泛采用90度正交分布的4换能器八组阵列，其周向分辨能力有限。为了克服该缺点，必须将现有换能器接收阵列改进为45度分布的8换能器多组（如八组甚至更多）阵列。

随着换能器阵列的大幅度增多，接收换能器输出信号线的数量急剧增加，如多极子阵列声波测井仪从接收声系到主电子舱（短节）的声波信号引线为32（4x8）路共40（每组公用1根地线）条，基于三维接收阵列式声系的声波测井仪器中若采用差分连接时引线至少变为128（8x8x2）条。此时，常规声波测井中将接收换能器阵列和测控电子线路分为两个独立短节的方法则难以实现。

同时，多极子阵列声波测井仪在每种工作模式每组换能器输出的信号合成为1道进行处理，即每种模式下同时共有8路信号需要并行化模拟处理和数据采集。基于三维接收阵列的声波仪器中接收传感器输出的信号需要独立进行处理，即至少要用64路（8x8）完全并行的模拟处理和数据采集通道。按照现有声波测井仪的结构，如此多的并行处理通道可使仪器短节长度显著增加，信号线的并行长距离传输可引入较大的干扰，也可造成多个通道之间的互扰。

因此，如何实现一种三维接收阵列式声系，其能够最大限度地利用仪器径向的空间，合理控制仪器轴向的尺寸，保证仪器所需的纵向分辨率，不受制于有限的系统连线资源，有效地防止引入干扰是本领域的技术人员需要解决的关键技术问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种三维接收阵列式声系，其基本部件是传感器，由于传感器与其内的电子线路共用承压密封金属筒，有效利用了仪器的径向空间，缩短仪器的轴向尺寸，解决现有技术三维阵列式接收声系中信号通道多，并行连线多，仪器需要具有较好的纵向分辨率，轴向尺寸受到限制，系统连线资源有限等因素同时存在时的技术难题。

本发明的目的是，提供一种三维接收阵列式声系，所述的三维接收阵列式声系通过串行通信总线与主控电子舱相连接，所述的主控电子舱包括主控电路以及供电电路，所述的三维接收阵列式声系包括多个传感器，所述的主控电路，用于向所述的传感器发送工作参数、控制命令；所述的传感器，用于根据所述的工作参数、控制命令采集井下地层的声波信号，并对所述的声波信号进行处理；所述的主控电路，还用于通过串行通信总线读取经过处理后的所述的声波信号；所述的供电电路，用于向所述的传感器进行供电。

优选的，所述的传感器具体包括承压密封金属筒、多个换能器、密封承压盘以及电子线路，其中，所述的电子线路设置在所述的承压密封金属筒的内部；所述的承压密封金属筒两端设置有密封承压盘，用于向所述的电子线路提供常压环境；所述的多个换能器在所述的承压密封金属筒外部的周向上环形排列为一组或多组，用于探测井下地层的声波信号。

优选的，所述的传感器还包括密封连接端子，固定于所述的密封承压盘上，连接所述的电子线路与所述的换能器，用于向所述的传感器提供串行通信接口和工作电源。

优选的，所述的传感器还包括卡簧，嵌入到所述的承压密封金属筒内壁的凹槽中，用于将所述的密封承压盘固定在所述的承压密封金属筒两端。

优选的，所述的传感器还包括密封胶圈，设置于所述密封承压盘和所述承压密封金属筒之间，用于实现所述的密封承压盘和所述的承压密封金属筒的内壁之间的密封。

优选的，所述的电子线路具体包括控制电路、采集电路、放大电路、滤波电路，所述的控制电路，用于接收所述的主控电子舱发送的控制命令，对所述的放大电路和采集电路的工作参数和工作过程进行设置和控制；所述的采集电路，用于根据所述的控制命令采集由所述换能器输出的井下地层的声波信号；所述的放大电路，用于将上述的声波信号放大；所述的滤波电路，用于将所述的声波信号进行滤波处理；

优选的，所述的电子线路还包括存储器、串行总线接口，所述的存储器，用于将采集电路输出的声波信号进行存储；所述的串行总线接口，用于实现所述的传感器与所述的主控电子舱的连接，通过所述的串行总线接口接收所述的主控电子舱发送的控制命令，并将存储器中的声波信号传输到所述的主控电子舱中。