專利名稱：一種記錄井下振動的檢測設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種井下信息的檢測設(shè)備，具體是指一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，屬于石油鉆井勘探領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，電子技術(shù)在鉆井井下得到非常廣泛的應(yīng)用，鉆井期間旋轉(zhuǎn)鉆頭的振動信息經(jīng)加工處理，可以實(shí)時(shí)獲得各種參數(shù)，最終可以確定井斜角、方位角、以及鉆頭在井下的動靜狀態(tài)等信息，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。然而在隨鉆振動環(huán)境中，需要對振動信號進(jìn)行處理，若不能正確處理該振動信號，就不能測量出正確的井斜角、方位角及其他重要參數(shù)，也就無法實(shí)現(xiàn)隨鉆控制的要求。因此，根據(jù)上述現(xiàn)狀，非常有必要提出一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，能對井下振動信息進(jìn)行高速采集、數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)記錄，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，用于在石油鉆井勘探的過程中對井下振動信息進(jìn)行高速采集、數(shù)據(jù)處理和記錄，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，其包含微控制器，分別與所述微控制器相連接的數(shù)據(jù)采集單元、電源變換單元、存儲單元和通訊單元；所述數(shù)據(jù)采集單元包含分別與所述微控制器相連接的壓力采集單元、三軸加速度采集單元、溫度采集單元和時(shí)間采集單元。所述壓力采集單元包含:壓力傳感器，用于采集井下壓力值；與所述壓力傳感器的輸出端相連接的信號放大處理電路，對壓力傳感器輸出的壓力信號進(jìn)行放大處理；與所述信號放大處理電路的輸出端相連接的模數(shù)采樣電路，其輸出端與微控制器通過串行外設(shè)接口通訊方式相連接，該模數(shù)采樣電路對信號放大處理電路輸出的壓力信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并傳輸至微控制器。所述三軸加速度采集單元高速采集井下三軸加速度值，并通過串行外設(shè)接口通訊方式與微控制器相連接，將采集到的三軸加速度值以數(shù)字信號傳輸至微控制器。所述溫度采集單元采用數(shù)字溫度芯片采集井下溫度值，并通過串行外設(shè)接口通訊方式與微控制器相連接，將采集到的溫度值以數(shù)字信號傳輸至微控制器。所述時(shí)間采集單元采用數(shù)字時(shí)鐘芯片采集井下工作時(shí)間，通過兩線式串行通訊接口方式與微控制器相連接，將采集到的時(shí)間值以數(shù)字信號傳輸至微控制器。所述電源變換單元為直流/直流轉(zhuǎn)換電路，為記錄井下振動的檢測設(shè)備提供穩(wěn)定的供電電源。所述存儲單元采用高溫SD存儲卡記錄井下振動數(shù)據(jù)。所述通訊單元通過USB接口方式與外部計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)微控制器與外部計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，將存儲單元內(nèi)存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。[0014]綜上所述，本實(shí)用新型所提供的記錄井下振動的檢測設(shè)備，在石油鉆井勘探的過程中，能夠?qū)碌娜S加速度進(jìn)行高速采集，有效可靠地保證采集到井下振動信號，并通過高溫SD卡記錄井下振動數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。

圖1為本實(shí)用新型的記錄井下振動的檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合圖1，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的一個優(yōu)選的實(shí)施例。如圖1所示，為本實(shí)用新型的記錄井下振動的檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。其包含MCU(微控制器)1，分別與所述MCU I相連接的數(shù)據(jù)采集單元、電源變換單元6、存儲單元7和通訊單元8。所述的MCU I采用DSPIC單片機(jī)。所述數(shù)據(jù)采集單元包含分別與所述MCU I相連接的壓力采集單元2、三軸加速度采集單元3、溫度采集單元4和時(shí)間采集單元5。所述壓力采集單元2包含:壓力傳感器，用于采集井下壓力值，該壓力傳感器的量程為O 120Mpa,其輸出信號為mV級；與所述壓力傳感器的輸出端相連接的信號放大處理電路，其采用差分放大的方式對壓力傳感器輸出的壓力信號進(jìn)行放大處理；與所述信號放大處理電路的輸出端相連接的AD (模數(shù))采樣電路，其輸出端與MCU I通過SPI (串行外設(shè)接口 )通訊接口方式相連接，該AD采樣電路采用16位AD采樣芯片實(shí)現(xiàn)，對信號放大處理電路輸出的壓力信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并傳輸至MCU I。由于井斜、方位、工具面和壓力等是鉆井工作時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆頭振動的重要工作參數(shù)，必須綜合這些參數(shù)數(shù)據(jù)來分析判斷出當(dāng)時(shí)井下的具體工況，因此壓力采集單元2是本實(shí)用新型中不可或缺的一部分。所述三軸加速度采集單元3用于高速采集井下三軸加速度值，有效可靠的保證捕捉到井下的各種振動信號；該三軸加速度采集單元3輸出數(shù)字信號，最高輸出數(shù)據(jù)速率可達(dá)3.2KHz，并通過SPI通訊接口方式與MCU I相連接，將采集到的三軸加速度值以數(shù)字信號傳輸至MCU I。所述溫度采集單元4用于采集井下溫度值，輔助分析當(dāng)時(shí)井下的工況；該溫度采集單元4采用數(shù)字溫度芯片，并通過SPI通訊接口方式與MCU I相連接，將采集到的溫度值以數(shù)字信號傳輸至MCU I。所述時(shí)間采集單元5用于采集井下工作時(shí)間，輔助分析當(dāng)時(shí)井下的工況；該時(shí)間采集單元5采用數(shù)字時(shí)鐘芯片，并通過I2C (兩線式串行)通訊接口方式與MCU I相連接，將采集到的時(shí)間值以數(shù)字信號傳輸至MCU I。所述電源變換單元6為DC/DC (直流/直流)轉(zhuǎn)換電路，其通過DC/DC轉(zhuǎn)換和線性變換，為記錄井下振動的檢測設(shè)備提供穩(wěn)定的供電電源。所述存儲單元7采用高溫SD存儲卡，容量為8GB ;其針對井下特殊的高溫、振動環(huán)境，采用高溫SD存儲卡記錄井下振動數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。所述通訊單元8通過USB接口方式與外部計(jì)算機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)MCU I與外部計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，將存儲單元7內(nèi)存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以下通過一個具體實(shí)施例，詳細(xì)描述本實(shí)用新型所提供的記錄井下振動的檢測設(shè)備的工作過程和原理。其中，電源變換單元6為記錄井下振動的檢測設(shè)備提供穩(wěn)定的供電電源；隨后，壓力采集單元2每秒采集一次井下壓力值，并經(jīng)過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換處理后以SPI通訊方式傳輸給MCU I ;而三軸加速度采集單元3每秒采集160個井下三軸加速度值，其中單軸每個加速度大小為2bytes，也就是三軸加速度采集單元3每秒共采集960bytes大小的數(shù)據(jù)，并通過SPI通訊方式將三軸加速度值傳輸給MCU I ;溫度采集單元4每秒采集一次井下溫度值，并通過SPI通訊方式將溫度值傳輸給MCU I ;而時(shí)間采集單元5則每秒采集一次井下時(shí)間值，并通過I2C通訊方式將時(shí)間值傳輸給MCU 10 MCU I將每秒接收到的上述壓力、三軸加速度、溫度、時(shí)間等數(shù)據(jù)值存儲至卡存儲單元7。當(dāng)該記錄井下振動的檢測設(shè)備完成井下鉆井工作，回到地面上時(shí)，可通過USB通訊單元8連接計(jì)算機(jī)的USB接口，以讀取其中所記錄的所有井下振動數(shù)據(jù)。綜上所述，本實(shí)用新型所提供的記錄井下振動的檢測設(shè)備，在石油鉆井勘探的過程中，能夠?qū)碌娜S加速度進(jìn)行高速采集，有效可靠地保證采集到井下振動信號，并通過高溫SD卡記錄井下振動數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求1.一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，包含微控制器(1)，分別與所述微控制器(I)相連接的數(shù)據(jù)采集單元、電源變換單元(6)、存儲單元(7)和通訊單元(8); 所述數(shù)據(jù)采集單元包含分別與所述微控制器(I)相連接的壓力采集單元(2)、三軸加速度采集單元(3)、溫度采集單元(4)和時(shí)間采集單元(5)。
2.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述壓力采集單元(2)包含: 壓力傳感器，用于采集井下壓力值； 與所述壓力傳感器的輸出端相連接的信號放大處理電路，對壓力傳感器輸出的壓力信號進(jìn)行放大處理； 與所述信號放大處理電路的輸出端相連接的模數(shù)采樣電路，其輸出端與微控制器(I)通過串行外設(shè)接口通訊方式相連接，該模數(shù)采樣電路對信號放大處理電路輸出的壓力信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并傳輸至微控制器(I)。
3.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述三軸加速度采集單元(3)高速采集井下三軸加速度值，并通過串行外設(shè)接口通訊方式與微控制器(I)相連接，將采集到的三軸加速度值以數(shù)字信號傳輸至微控制器(I)。
4.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述溫度采集單元(4)采用數(shù)字溫度芯片采集井下溫度值，并通過串行外設(shè)接口通訊方式與微控制器(I)相連接，將采集到的溫度值以數(shù)字信號傳輸至微控制器(I)。
5.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述時(shí)間采集單元(5)采用數(shù)字時(shí)鐘芯片采集井下工作時(shí)間，通過兩線式串行通訊接口方式與微控制器(I)相連接，將采集到的時(shí)間值以數(shù)字信號傳輸至微控制器(I)。
6.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述電源變換單元(6)為直流/直流轉(zhuǎn)換電路，為記錄井下振動的檢測設(shè)備提供穩(wěn)定的供電電源。
7.按權(quán)利要求1所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述存儲單元(7)采用高溫SD存儲卡記錄井下振動數(shù)據(jù)。
8.按權(quán)利要求7所述的記錄井下振動的檢測設(shè)備，其特征在于，所述通訊單元(8)通過USB接口方式與外部計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)微控制器(I)與外部計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，將存儲單元(7)內(nèi)存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸至外部計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種記錄井下振動的檢測設(shè)備，其包含微控制器，分別與所述微控制器相連接的數(shù)據(jù)采集單元、電源變換單元、存儲單元和通訊單元；所述數(shù)據(jù)采集單元包含分別與所述微控制器相連接的壓力采集單元、三軸加速度采集單元、溫度采集單元和時(shí)間采集單元。本實(shí)用新型用于在石油鉆井勘探的過程中對井下振動信息進(jìn)行高速采集、數(shù)據(jù)處理和記錄，為隨鉆控制提供重要依據(jù)。
文檔編號E21B47/26GK202926320SQ20122068994
公開日2013年5月8日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者趙要強(qiáng), 吳冠瑋 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設(shè)備有限公司