● 摘要
声波声速测井是利用不同的岩石和流体对声波传播速度不同的特性进行的一种测井方法。通过在井中放置发射探头和接收探头，记录声波从发射探头经地层传播到接收探头的时间差值，所以声速测井也叫时差测井。用时差测井曲线可以求出储集层的孔隙度，相应地辨别岩性，特别是易于识别含气的储集层。声波声速测井是石油勘探中专业性很强的一个领域，也是世界范围内使用比较多的一种测井方法，广泛应用于油气开采、储量评估、油田勘探等多个方面。
在声波声速测井系统中，换能器是其中的重要组成部分，传统的方位声波声速测井系统使用的接收换能器在水平方向上没有任何指向性，容易造成对断层等地质结构的漏判，使整个井下声波声速测井实验数据的精确性得不到保证，测井结果的准确性大大降低。本文针对声波声速测井系统接收换能器无指向性的问题，设计了一种指向性圆环换能器，实现声波测井换能器在水平方向上的指向性，并给出了系统的总体设计方案及具体电路实现。 论文的主要工作包括：
1、 根据声波声速测井的原理，结合方位声波声速测井系统组成及信号传输要求，给出了声波声速测井系统的总体设计方案。
2、考虑声波测井中对方位信息的需求，结合换能器的分类及压电换能器的特点，设计了声波声速测井用超指向性声波接收换能器，给出了指向性合成的原理和换能器电极的电压分配方案。通过设计圆环换能器的电极结构，在电极上施加不同幅值的电压，实现了指向性圆环换能器在东南西北四个方向上的水平指向性。
3、根据方位声波声速测井的系统要求，将系统的总体电路分成发射电路、接收电路、CAN总线传输模块和辅助电路进行了设计，给出了每部分电路的硬件组成及电子元件的具体参数设置，并分模块对每部分电路的性能进行了数值仿真和实验测试。测试结果表明，设计的电路各个模块可以实现方位声波声速测井的系统设计要求，达到了设计目标。
关键词：声波声速测井，指向性圆环换能器，发射电路，接收电路
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