發(fā)布時間：2021-11-28 21:03

　　各行業(yè)的高速發(fā)展,充斥著對資源的需求,而清潔能源因成本等原因無法大面積普及,使得油氣等化石資源仍是能源使用方面的中流砥柱,對油田的勘探也成了當今時代資源開采方面的熱點。相對于傳統油田勘探的手段,隨鉆震電測井有諸多優(yōu)勢,該新型探測油田的技術以震電效應為理論依據,即在地下介質中機械波和電磁波會有能量的耦合和轉換,因此在考慮實現該方式的主要難點在于機械波的產生和電磁波的接收,針對地層參數的分析則是需要測量機械波在地層中的傳播速度。本論文設計的研究內容分為兩個部分做討論,分別是機械波的產生和電磁波的接收,這里分為激勵系統和接收系統,激勵系統用于產生一定能量的聲波,作用在飽和流體的孔隙介質耦合得到電磁波,需要考慮激勵波形和功率,用于產生聲波的設備是超聲波換能器,其中心頻率限制了激勵波形的特性是高壓或者頻率集中的窄帶信號,因此分別考慮了不同激勵波形的優(yōu)勢,震電效應耦合效率低,因此在激勵系統中并提出了以正弦波調制的高斯信號進行驅動,并使用丁類功放進行功率放大驅動。在接收系統方面,使用八路采集電路等間距排列安裝到用于防水的骨架中,這樣通過計算每一路采集到震電信號的時間間隔,可計算出聲波的傳輸速率,進而... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

超聲波換能器外殼

顯，在實驗過程中已證實。2.2激勵系統設計思路首先明確激勵系統需要產生足夠能量的機械波用于激勵含流體孔隙介質產生震電信號，在這里選用可產生聲波信號的超聲波換能器作為激勵系統的負載設備，超聲波換能器在功能上類似于一個濾波器，在換能器中心頻率附近的激勵信號可以得到相應頻率的聲波信號，然而激勵信號的頻率分量成分與換能器中心頻率偏離的時候，就會有不同程度的衰減[36]，因此需要合理選取激勵信號的波形，且超聲波換能器為容性負載，需對其進行合適的阻抗匹配以獲得良好的工作效果。圖2-5超聲波換能器外殼圖2-6壓電陶瓷電容超聲波換能器在制作過程中，需要分別聯系好壓電陶瓷制作廠家和換能器外殼制作廠商，對外殼制作廠商提供具有密封功能的壓電陶瓷外殼的尺寸（見圖2-5），并對壓電陶瓷廠家提供所需要壓電陶瓷的參數（見圖2-6），使用外殼封裝壓

震電測井原理及系統方案設計11電陶瓷過程中，需要往外殼中灌入硅油（見圖2-7），由于硅油具有絕緣，耐高溫作用。另外外殼內充滿硅油可以保證換能器在水下工作時有一定的向外壓強，維持一定的密封水平，防止進水導致壓電陶瓷損壞。圖2-8為換能器封裝之后的效果圖。圖2-7換能器封裝過程圖圖2-8換能器封裝效果圖本項目使用安捷倫公司的4294A精確阻抗分析儀測得項目中所使用的超聲波換能器的阻抗和相位隨著頻率而變化的參數波形圖如圖2-9，由圖中可知該換能器有多個中心頻率，但是其中以當頻率為23.54KHz的阻抗為最低，相位為-30.45度，也就是在這個頻點下換能器的工作效果最好，因此本項目的實驗將會圍繞著該頻率進行相關的一系列測試，需要注意的是在測試過程中不可避免的會有其它中心頻率點作用結果的引入，對實驗結果并無負面影響。為了可以獲得任意波形，這里采用了在FPGA內使用DDS技術獲得激勵波形的數字信號，后面通過數模轉換芯片得到激勵波形的模擬信號，再經過信號調理得到合適電壓的信號，通過驅動電路傳送給功率放大電路，功放后面則是使用了換能器的阻抗匹配電路，最后則是作為負載的換能器，激勵系統功能模塊全部實現，值得注意的是，激勵系統在產生波形的同時，FPGA的其中一個引腳會產生一個同步的觸發(fā)信號給接收系統，使得接收系統的數字電路部分開始工作，進行信號的采集。激勵系統框圖見圖2-10。1、信號產生。根據項目的特性，信號應該是一個在頻域上帶寬足夠窄且在時域上波形足夠窄的信號，如果帶寬偏寬的話，那么換能器中心頻率之外的能量將無法發(fā)揮作用，如果在時域上波形偏長的話，根據實驗過程，時域上波形的長度和激勵系統工作時對接收系統影響的直耦信號有直接關系，即時域上波形越長，直耦信號也就越長，因此需要選

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]多孔介質聲學模型與多極源聲電效應測井和多極隨鉆聲測井的理論與數值研究[D]. 崔志文.吉林大學 2004

碩士論文
[1]井筒震電測井模擬電路系統的研究[D]. 付磊.電子科技大學 2018
[2]多用表測量電路優(yōu)化及精度提高技術的研究[D]. 劉亞旭.電子科技大學 2017
[3]震電測井實驗系統中采集電路研究[D]. 周攀.電子科技大學 2017
[4]震電測井實驗系統中發(fā)射電路研究[D]. 尹博.電子科技大學 2016
[5]壓電換能器動態(tài)性能仿真研究[D]. 陳思.浙江大學 2016
[6]震電效應的數值模型與實驗研究[D]. 孫恒劍.電子科技大學 2015
[7]基于DDS的信號源設計及關鍵技術研究[D]. 劉磊.南京理工大學 2013
[8]凍土凍融界面的震電信號實驗研究[D]. 張欣.西南交通大學 2009
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本文編號：3525136