专利名称：一种微球测井仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于测量冲洗带电阻率的测井仪，特别涉及探矿钻井中利用 微球聚焦测量冲洗带电阻率的测井仪器。
背景技术：
微球测井仪是一种利用微球聚焦法检测井下冲洗带电阻率的测井仪器。微球聚焦 测井是微电阻率测井的方法之一。它适用于水基泥浆(淡水或盐水)、砂泥岩或石灰岩剖 面的中深井中进行测井。微球聚焦测井是在微侧向和邻近侧向的基础上发展起来的一种测 井方法。由于微球极板的特殊结构及采用泥饼校正电极，使其有效的消除了泥饼及原状地 层对测量的影响，能更准确的测量出地层冲洗带电阻率，其原理在保持监督电极电位相等 (近似)的情况下，微球极板测量主电极和屏蔽电极输出地主电流和屏蔽电流，利用两电流 值计算出井下冲洗带电阻率。目前，国内常用的测井大量采用中小规模集成元器件，器件使 用多而体积大，因此仅仅是将部分电路装入金属绝热瓶内，然后再密封在一个金属承压外 壳内，而其他电路则无法封装在金属绝热瓶内来实现高温保护功能。另外，现有的微球测井 仪的供电电源有+5伏电源、+15伏电源、-15伏电源，功耗大，导致瓶内温度升高很快。以上 现有技术存在的两个问题，影响了整个微球测井仪的耐高温性能。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种耐高温性能更好的微球测井仪，能更好地解决电 路体积大不能完全放入金属绝热瓶从而导致整个仪器耐高温性能差以及功耗大导致金属 绝热瓶内温度升高过快的问题。根据本实用新型的一个方面，提供了一种微球测井仪，包括壳体；金属绝热瓶；极 板探测器，通过测量流经地层的主电流和屏蔽电流，产生相应的检测信号；连接极板探测器 的推靠器，用于在地面控制信号的控制下使极板探测器紧贴井壁；连接极板探测器的采集 处理模块，用于接收并处理探测器检测信号得到井下冲洗带电阻率数据；连接采集处理模 块的通讯模块，用于接收地面命令并发送给采集处理模块以及将采集处理模块的井下冲洗 带电阻率数据发送给地面系统；通讯模块、采集处理模块置于金属绝热瓶内，其中通讯模块 和采集处理模块由集成电路模块构成。该微球测井仪的通讯模块、采集处理模块集成在一块集成电路板上。该微球测井仪还包括向金属绝热瓶内的通讯模块和采集处理模块提供+5伏直流 电的供电模块。该微球测井仪的极板探测器由微球极板组成。该微球测井仪的采集处理模块由两块MSC1210芯片构成。该微球测井仪的通讯模块由两块PS0C芯片构成。该微球测井仪的推靠器连接MSC1210芯片，用于接收经MSC1210传输的地面命令 信号并在命令信号的控制下将极板探测器推至紧贴井壁。[0011]该微球测井仪的PS0C芯片具有连接极板探测器直流电源端的直流供电端。该微球测井仪的PS0C芯片还具有连接极板探测器激磁电源端的激磁供电端。与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于由于通讯模块、采集处理模块置 于金属绝热瓶内完全置于金属绝热瓶内，从而可提高微球测井仪的耐高温性能，进而增强 微球测井仪的精确性、可靠性。又由于金属绝热瓶内的通讯模块、采集处理模块的供电电源 为+5伏直流电，从而降低了功耗，使金属绝热瓶内的温度上升速度变慢。
图1是本实用新型实施例提供的微球测井仪的剖视图；图2是本实用新型实施例提供的电路原理图；图3是本实用新型实施例提供的集成电路的结构示意图；附图标记说明1-壳体；2-金属绝热瓶；3-极板探测器；31-微球极板；4-推靠 器；5-供电模块；6-集成电路板；8-通讯模块；9-采集处理模块；11-主MSC芯片；12-副 MSC芯片；13-主PS0C芯片；14-副PS0C芯片
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明 的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1是本实用新型的示意图，如图1所示，微球测井仪，包括壳体1 ；金属绝热瓶 2 ；极板探测器3，通过测量流经地层的主电流和屏蔽电流，产生相应的检测信号；装有极板 探测器3的推靠器4，用于在地面控制信号的控制下使极板探测器3紧贴井壁；连接极板探 测器3的采集处理模块9，用于接收并处理极板探测器3检测信号得到井下冲洗带电阻率数 据；连接采集处理模块9的通讯模块8，用于接收地面命令并发送给采集处理模块9以及将 采集处理模块9的井下冲洗带电阻率数据发送给地面系统；通讯模块8、采集处理模块9置 于金属绝，热瓶2内的集成电路板6上，其中通讯模块8和采集处理模块9由集成电路模块 构成。图2是本实用新型的电路原理图，如图2所示，极板探测器3采集的主电流、屏蔽 电路数据输入到采集处理模块9中。采集处理模块9经过计算处理得到冲洗带电阻率相关 数据并存储在内存中。通讯模块8接收到地面的命令后，转换编码后输入至采集处理模块 9中，采集处理模块9根据地面命令读取出冲洗带电阻率数据后输出到通讯模块8中，通讯 模块8对该数据进行编码转换后发送到地面系统。供电模块5为通讯模块8和采集处理模 块9提供+5伏直流电源。图3是本实用新型的电路结构示意图，如图3所示，通讯模块8由主PS0C芯片13 和副PS0C芯片14组成，采集处理模块9由主MSC1210芯片11和副MSC1210芯片12组成。 主PS0C芯片13、副PS0C芯片14、主MSC1210芯片11、副MSC1210芯片12集成在一块集成 电路板6上。地面命令输入至主PS0C芯片13中，主PS0C芯片13将地面命令处理后输入 至主MSC1210芯片11中。微球极板采集主电流和屏蔽电流数据并输入至主MSC1210芯片 11和副MSC1210芯片12中。主MSC1210芯片11、副MSC1210芯片12计算并处理微球极板 检测数据计算处理后得到冲洗带电阻率数据并存储在内存中。主MSC1210芯片11根据地面命令将上述得到的数据输入至主PS0C芯片13中，主PS0C芯片13对该数据加工处理转 换编码后发送至地面系统。主PS0C芯片13同时给微球极板提供直流电源，副PS0C芯片14 给微球极板提供激磁电源；集成电路板6的工作电压为+5V ；主MSC1210芯片12为继电器 提供继电器控制信号，推靠器4在继电器控制下将极板探测器(3)推至紧贴井壁。工作时，本实用新型直接挂接在5700测井系统上。5700测井系统的主要部分由井下仪器和地面系统两部分组成。地面和井下信号的 传输方式为电缆传输，井下仪器完成数据的测量和采集，把计算处理后的结果传输到地面， 地面系统对井下传上来的信息进行接收、处理、显示等。5700WTS遥测系统调制编码方式采用Manchester编码。M2命令和M2、M5、M7数 据都是Manchester编码，但在电缆上传输的信号是AMI Manchester编码。这是因为AMI Manchester编码有两个优点。首先，AMI Manchester编码的电压不全在高值状态，故较 Manchester编码的功率小。其次，AMI Manchester编码的波形接近正弦波，这样使得信号 中的高频谐波成分较Manchester编码大大减少，因而信号的畸变较小，所以误码率较曼切 斯特码低。井下仪下井之后，地面系统不断向井下仪发送M2命令，M2命令经过远距离有限带 宽的传输之后，到井下有严重的变形，所以要通过3514通讯短节的整形之后方能输入到井 下仪中。3514通讯短节中还有一个供电模块5，将地面传送过来的电压转换成-+5伏直流 电压，然后通过电缆将此电压提供给金属绝热瓶2内的集成电路板6。微球测井仪的通讯模块8接收地面命令并将其由AMI Manchester编码转换成 Manchester码。电缆上传输的信号是AMI Manchester编码，需要将其转换成Manchester 编码。本实施例中，通过设定主PS0C芯片13的PGA将来自地面的AMI Manchester波形放 大8至256倍，然后通过设定主PS0C芯片13的通用模拟块为迟滞比较器，将放大后的AMI Manchester码转换为Manchester码。地面命令转换成Manchester码之后，输入到采集处 理模块9中。采集处理模块9将通讯模块8输入的已转换成Manchester码的地面命令转换 成16位的数据包。将主MSC1210芯片11中的2个TIMER —个设定为边沿捕获另一个设 定为高电平记数，即可以得到一系列的周期和脉宽值，然后按照中点跳变的方向，计算出 Manchester码数据流所代表的16位数据。采集处理模块9从16位的地面命令数据包中解析出地面指令。16位的数据包前 八位是地址，后八位是命令。采集处理模块首先判断数据包中的地址是否是微球测井仪对 应的地址，如果不是，则不对命令做处理。相反如果判断地面命令是发给微球测井仪的，则 根据命令进行相应的处理。采集处理模块9采集并处理微球极板的检测信号，计算处理后得到冲洗带电阻率 数据。采集处理模块9首先通过A/D转换器对微球极板输出的信号进行连续采样，采样率为 1毫秒，然后通过软件算法对转换为数字量的采样信号进行计算处理，并将计算处理后得到 的冲洗带电阻率数据存储在数据存储器中。采集处理模块9根据地面命令把数据存储器中的冲洗带电阻率数据发送到通讯 模块8中。如果地面命令是回传数据，则采集处理模块9从存储器中读出数据，然后利用 MSC1210芯片11中的PWM功能，设定其周期和脉宽，并随时根据编码的二进制数，调整周期和脉宽的设定，便可产生出非常标准的20位Manchester编码数据流。采集处理模块9将 Manchester码的回传数据发送到通讯模块8中。通讯模块8把回传数据转换成AMI Manchester码发送至地面。设定主PS0C芯片 13之中的COUNTER，组成一个5微妙和2个2. 5微妙的单稳态，这样每当Manchester的电 平跳变时触发便生成了 AMI Manchester。通讯模块8将AMIManchester码的回传数据通过 电缆发送至地面系统。通讯模块8除了完成收发命令和数据的功能外，还为微球极板提供直流电源和激 磁电源。主PS0C芯片13具有连接微球极板激磁电源端的激磁供电端，副PS0C芯片14具 有连接微球极板直流电源端的直流供电端。设定副PS0C芯片14的COUNTER产生700Hz的 方波，还可以设定副PS0C芯片14的通用模拟块为700Hz的带通，即可产生700Hz的正弦 波。此正弦波或方波输入至微球极板的激磁电源端，为其提供激磁电源。设定主PS0C芯片 13的通用模拟块为斩波放大器，即可产生直流电源。该直流电源输入至微球极板的直流电 源端为微球极板提供直流电压。推靠器采用不充油结构，在密封的外壳内装有电机、继电器开关等。通过继电器提 供不同极性的直流电压，电机可以正反转动，带动推靠臂张开或收拢，当推靠臂张开或收拢 到位后，继电器开关开始动作，使马达自动断电。综上所述，本实用新型通过把通讯模块8、采集处理模块9集成在一块集成电路板 6上并封装在金属绝热瓶2内，从而提高了微球测井仪的耐高温性、增强了仪器的可靠性和 精确性。另外本实用新型的金属绝热瓶2的通讯模块8、采集处理模块9的供电电源为+5 伏直流电，功耗小，从而保证了金属绝热瓶2内的温度升高不会过快，进一步增强了微球测 井仪的耐高温性。尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域 技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的 修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
权利要求一种微球测井仪，包括壳体(1)；金属绝热瓶(2)；极板探测器(3)，通过测量流经地层的主电流和屏蔽电流，产生相应的检测信号；装有极板探测器(3)的推靠器(4)，用于在地面控制信号的控制下使极板探测器(3)紧贴井壁。连接极板探测器(3)的采集处理模块(9)，用于接收并处理极板探测器(3)检测信号得到井下冲洗带电阻率数据；连接采集处理模块(9)的通讯模块(8)，用于接收地面命令并发送给采集处理模块(9)以及将采集处理模块(9)的井下冲洗带电阻率数据发送给地面系统；其特征在于所述通讯模块(8)、采集处理模块(9)置于金属绝，热瓶(2)内，其中通讯模块(8)和采集处理模块(9)由集成电路模块构成。
2.根据权利要求1所述的微球测井仪，其特征在于所述通讯模块(8)、采集处理模块 (9)集成在一块集成电路板(6)上。
3.根据权利要求2所述的微球测井仪，其特征在于还包括向金属绝热瓶(2)内的通讯 模块(8)和采集处理模块(9)提供+5伏直流电的供电模块(5)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的微球测井仪，其特征在于所述的极板探测器(3) 由微球极板(31)组成。
5.根据权利要求1至3任一项所述的微球测井仪，其特征在于所述采集处理模块(9) 由两块MSC1210芯片构成。
6.根据权利要求1至3任一项所述的微球测井仪，其特征在于所述通讯模块(8)由 两块PSOC芯片构成。
7.根据权利要求5所述的微球测井仪，其特征在于所述推靠器(4)连接MSC1210芯 片，用于接收经MSC1210传输的地面命令信号并在命令信号的控制下将极板探测器(3)推 至紧贴井壁。
8.根据权利要求6所述的微球测井仪，其特征在于所述PSOC芯片具有连接极板探测 器⑶直流电源端的直流供电端。
9.根据权利要求9所述的微球测井仪，其特征在于所述PSOC芯片还具有连接极板探 测器⑶激磁电源端的激磁供电端。
专利摘要本实用新型公开了一种微球测井仪。该测井仪包括壳体(1)；金属绝热瓶(2)；极板探测器(3)；连接极板探测器(3)的推靠器(4)；连接极板探测器(3)的采集处理模块(9)，用于接收并处理极板探测器(3)检测信号得到井下冲洗带电阻率数据；连接采集处理模块(9)的通讯模块(8)，用于接收地面命令并发送给采集处理模块(9)及将采集处理模块(9)的井下冲洗带电阻率数据发送给地面系统；通讯模块(8)、采集处理模块(9)置于金属绝，热瓶(2)内，其中通讯模块(8)和采集处理模块(9)由集成电路模块构成。采用这样的结构，可以减少功耗，提高微球测井仪的耐高温性、可靠性和精确性。
文档编号E21B47/00GK201763316SQ20102053306
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者张峰, 黄文帜 申请人:吉艾科技(北京)股份公司