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《井下前視聲波成像系統(tǒng)及電路設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、第29卷第3期聲學(xué)技術(shù)Vol.29,No.32010年6月TechnicalAcousticsJun.,2010井下前視聲波成像系統(tǒng)及電路設(shè)計丁宏宇，林偉軍，蘇暢，張澄宇，張海瀾(中國科學(xué)院聲學(xué)研究所聲場與聲信息國家重點實驗室，北京100190)摘要：介紹了一種用于檢測油井套管變形和落物等狀態(tài)的前視聲波掃描成像實驗系統(tǒng)。系統(tǒng)采用相控陣超聲波掃描技術(shù)和一維線陣聲波換能器。系統(tǒng)由井下系統(tǒng)和地面系統(tǒng)兩部分組成，詳細(xì)闡述了井下系統(tǒng)中電子電路的實現(xiàn)方法。系統(tǒng)將FPGA+DSP+AD的數(shù)字電路框架應(yīng)用于套管井檢測，完成了對超聲回波的高速采樣以及數(shù)字信號處理。用
2、該系統(tǒng)進(jìn)行了一系列模擬實驗，結(jié)果表明：該系統(tǒng)在模擬井下環(huán)境的實驗條件下，能夠得到套管井的前視聲波圖像，從而檢測出套管井變形、井內(nèi)落物等狀態(tài)。關(guān)鍵詞：套損井檢測；前視聲波成像；FPGA中圖分類號：TB556文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-3630(2010)-03-0285-03DOI編碼：10.3969/j.issn1000-3630.2010.03.010AnacousticboreholeimagingsystemanditscircuitdesignDINGHong-yu,LINWei-jun,SUChang,ZHANGCheng-yu,Z
3、HANGHai-lan(StateKeyLaboratoryofAcoustics,InstituteofAcoustics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:Inordertodetectthedamageofcasingboreholes,anacousticimagingsystemusingphasedarrayscanningtechnologyisdeveloped.AnFPGA+DSP+ADbasedframeisusedinthedigitalcircuitp
4、arttosampleandprocesstheechoes.Aseriesofsimulationexperimentsareconductedtodemonstratethatthesystemcandetectdamagesincasingboreholes.Keywords:casingborehole;acousticimaging;FPGA1引言環(huán)境的實驗中得到了滿意的結(jié)果。本系統(tǒng)采用相控陣超聲波掃描技術(shù)對儀器的前在油田生產(chǎn)中，油井的套管由于受力而引起的方進(jìn)行成像測量。采用的一維線陣聲波換能器如圖變形和損壞對油田造成的損失越來越大。現(xiàn)有
5、的對1所示。相控陣探頭由多個陣元組成，使用時按照套管的檢測局限于下井儀器周向的測量，如井徑測預(yù)定的規(guī)則和時序分別激發(fā)各個陣元，即在不同的量和井下聲電視等。但變形嚴(yán)重的套管或井下落物時間內(nèi)相繼激發(fā)探頭中的多個陣元，每個激發(fā)陣元將直接導(dǎo)致原有的套管檢測儀器無法下放到檢測位發(fā)射的超聲波束相互干涉疊加，形成波束，波束的置，從而無法得到套損的情況。因此，對套損井進(jìn)形狀、偏轉(zhuǎn)角度等可通過調(diào)整激發(fā)陣元的數(shù)量、時行準(zhǔn)確的前視成像檢測并采取必要防范和補救措施[2]間來控制。通過對各個陣元實施不同的延時控制對于保障油井安全、節(jié)約能源、提高油氣采收率都實現(xiàn)聲束偏轉(zhuǎn)，從而
6、得到列陣下方的截面像。[1]具有重要意義。本文提出了一種用于監(jiān)測套管井狀態(tài)、套管內(nèi)異物狀態(tài)的前視聲波掃描成像系統(tǒng)的設(shè)計方案，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的構(gòu)造以及井下電子電路的功能。在電子電路部分，本系統(tǒng)將FPGA+DSP+AD的框架應(yīng)用于套管井檢測，完成了對超聲回波的高速采樣以及數(shù)字信號處理，在使用該系統(tǒng)進(jìn)行的模擬井下收稿日期:2009-04-07;修回日期:2009-06-02基金項目:國家自然科學(xué)基金項目(10874202,10534040),國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(2006AA060103)圖1相控陣聲波掃描原理作者簡介:丁宏宇(1984-),女,黑龍
7、江人,碩士研究生,研究方向為超F(xiàn)ig.1Principleofthephasedarrayscanning聲波信號檢測。通訊作者:丁宏宇,E-mail:dinghongyu19@gmail.com286聲學(xué)技術(shù)2010年[4]的其他模塊進(jìn)行時序控制。2系統(tǒng)構(gòu)造在數(shù)據(jù)傳輸方面，由于井下數(shù)據(jù)上傳的速率有限，而一幅截面圖像原始數(shù)據(jù)量比較大，約11.6MB，前視聲波掃描成像檢測儀由井下系統(tǒng)和地面系若把這些原始數(shù)據(jù)都上傳到PC，會消耗很多時間。統(tǒng)兩部分組成，兩者之間通過測井電纜進(jìn)行通訊。故系統(tǒng)在井下處理數(shù)據(jù)，再將處理得到的結(jié)果上傳地面系統(tǒng)由主控計算機(jī)和地面通
8、訊系統(tǒng)兩部分組到PC。選用TI公司的TMS320F2812型號DSP芯成，進(jìn)行命令的編碼下傳，解碼來自井下的數(shù)據(jù)，片對原始
