高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的制作方法

文档序号:15655247发布日期:2018-10-12 23:46阅读:148来源:国知局

本实用新型涉及通讯电路技术领域,特别涉及一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路。



背景技术:

在油气资源的勘探开发中,利用岩心分析确定储层的岩性、物理参数是一项重要的工作。目前,用于岩心分析的岩心由钻井取心、爆炸撞击式井壁取心、钻进式井壁取心三种方式获得。钻进式井壁取心采用液压传动技术,使空心钻头垂直钻进井壁获取岩心。适用于对全井段的各种地层取心,特别是硬地层的井壁取心,是一种兼有钻井取心和爆炸撞击式井壁取心优点的取心方式。该方法取心施工简便、成本低、取心收获率高、所取岩心规则,可直观进行岩性、含油性观察,也可借助仪器进行岩性、电性、物性和含油性分析化验,求取孔隙度、渗透率等储层参数,是目前应用较广泛的取心方式。

旋转式井壁取心器包括地面系统和下井仪器。地面系统通过铠装电缆与井下仪连接,给其供电,并进行通讯,完成数据的传输和命令的发送。常规的旋转式井壁取心器采用串口进行长电缆通讯,电路中需要对根据电缆长度进行不同的增益放大处理。并且串口的抗干扰能力弱,容易被其他信号干扰。下井仪器的液压机械部分含压力传感器等,输出信号非常微弱,需要使用高精度高分辨率的AD进行采集,便于取心操作人员精确掌握仪器状态。在石油行业应用中,工作温度和地下井深成函数关系。由于地下易钻探自然资源储备的减少和技术进步,石油钻探深度开始加深,同时也开始往地热梯度较高的地区进行钻探。所以需要保证仪器在175℃下稳定运行。

因此本实用新型设计一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路,提高了改进精度,从原来的12位改进为16位,保证了高温175℃下采集信号的温漂,提高了通讯的稳定性,保证了在10000米长电缆175℃环境下的通讯可靠。



技术实现要素:

针对上述问题,本实用新型的目的在于提出一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路,提高了改进精度,从原来的12位改进为16位,保证了高温175℃下采集信号的温漂,提高了通讯的稳定性,保证了在10000米长电缆175℃环境下的通讯可靠。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路,其特征在于,包括:编码单元、解码单元、中央处理器、存储器、串口、计数器、发码电路、功率放大器、稳压滤波模块、第一接插件、第二接插件,

所述编码单元包括第一高温放大模块、滤波模块、模拟开关、高速AD模块、电压基准模块、温度补偿模块,井下采集的模拟信号通过第一高温放大模块放大后发送至滤波模块进行滤波,滤波后的信号通过模拟开关选择后发送至高速AD模块进行模数转换,所述高速AD模块将模拟信号转换为16位数字信号发送至中央处理器,经中央处理器编码后的数字信号通过发码电路发送至功率放大器进行信号放大,放大后发送至井上设备,同时温度补偿模块对高速AD模块进行温度补偿;

所述解码单元包括第二高温放大模块、带通滤波模块、双门限比较器,井上设备发出的信号经过第二高温放大模块放大后发送至所述带通滤波模块,所述带通滤波模块进行滤波后发送至所述双门限比较器,所述双门限比较器解码出正确的波形后送入中央处理器处理;

所述稳压滤波模块将外部电源提供的电压进行稳压滤波后分别发送至电压基准模块和中央处理器,电压基准模块将电压调整为基准电压后输送至所述高速AD模块作为工作电压;

所述存储器、串口、计数器分别与所述中央处理器相连。

进一步,所述第一接插件包括17个引脚,从1至17分别为S_ZL2、AGND、AGND、X2-1、X1-1、LT-1、PT2-1、PT1-1、XB-1、XB-2、DB-1、DB-2、S-ZL1、XCIN、WYIN、TXIN、STMP,

进一步,所述第一高温放大模块连接所述第一接插件的所有引脚。

进一步,所述第二接插件包括17个引脚,从1至17分别为+12V、AGND、AGND、T-3、5VSUP、+5V、5VSEN、RXD、TXD、GND、GND、GRIN、T-5、GND、90IP、GND、-12V。

进一步,所述第二接插件的T-5引脚连接所述第二高温放大模块的输入端,所述第二接插件的GRIN引脚连接所述计数器,所述TXD引脚、RXD引脚连接所述串口,所述T-3引脚连接所述功率放大器,所述第二接插件的引脚-12V、DGND、5VSEN、+5V、5VSUP、AGND、AGND和12V引脚均与所述稳压滤波模块连接。

进一步,所述高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路印刷在矩形电路板上,所述矩形电路板上印有ZH1.001.C01.00.A.字样,所述ZH1.001.C01.00.A.表示高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的型号,其中,第一接插件和第二接插件分别位于所述矩形电路板的两端。

本实用新型的优点在于:提高了改进精度,从原来的12位改进为16位,保证了高温175℃下采集信号的温漂,提高了通讯的稳定性,保证了在10000米长电缆175℃环境下的通讯可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的内部结构图;

图2为本实用新型的一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的曼彻斯特编码图;

图3为本实用新型的一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的印刷电路板图。

其中:

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示,一种高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路,包括:编码单元、解码单元、中央处理器、存储器、串口、计数器、发码电路、功率放大器、稳压滤波模块、第一接插件、第二接插件,优选的,中央处理器采用80C52。

所述编码单元包括第一高温放大模块、滤波模块、模拟开关、高速AD模块、电压基准模块、温度补偿模块,井下采集的模拟信号通过第一高温放大模块放大后发送至滤波模块进行滤波,滤波后的信号通过模拟开关选择后发送至高速AD模块进行模数转换,所述高速AD模块将模拟信号转换为16位数字信号发送至中央处理器,经中央处理器编码后的数字信号通过发码电路发送至功率放大器进行信号放大,放大后发送至井上设备,同时温度补偿模块对高速AD模块进行温度补偿;

所述解码单元包括第二高温放大模块、带通滤波模块、双门限比较器,井上设备发出的信号经过第二高温放大模块放大后发送至所述带通滤波模块,所述带通滤波模块进行滤波后发送至所述双门限比较器,所述双门限比较器解码出正确的波形后送入中央处理器处理;

所述稳压滤波模块将外部电源提供的电压进行稳压滤波后分别发送至电压基准模块和中央处理器,电压基准模块将电压调整为基准电压后输送至所述高速AD模块作为工作电压;

所述存储器、串口、计数器分别与所述中央处理器相连。

进一步,所述第一接插件包括17个引脚,从1至17分别为S_ZL2、AGND、AGND、X2-1、X1-1、LT-1、PT2-1、PT1-1、XB-1、XB-2、DB-1、DB-2、S-ZL1、XCIN、WYIN、TXIN、STMP,

进一步,所述第一高温放大模块连接所述第一接插件的所有引脚。

进一步,所述第二接插件包括17个引脚,从1至17分别为+12V、AGND、AGND、T-3、5VSUP、+5V、5VSEN、RXD、TXD、GND、GND、GRIN、T-5、GND、90IP、GND、-12V。

进一步,所述第二接插件的T-5引脚连接所述第二高温放大模块的输入端,所述第二接插件的GRIN引脚连接所述计数器,所述TXD引脚、RXD引脚连接所述串口,所述T-3引脚连接所述功率放大器,所述第二接插件的引脚-12V、DGND、5VSEN、+5V、5VSUP、AGND、AGND和12V引脚均与所述稳压滤波模块连接。

如图3所示,所述高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路印刷在矩形电路板上,所述矩形电路板上印有ZH1.001.C01.00.A.字样,所述ZH1.001.C01.00.A.表示高温高精度长电缆传输信号的钻进式井壁取心通讯电路的型号,其中,第一接插件和第二接插件分别位于所述矩形电路板的两端。

工作方式:编码单元首先对井下的数据进行采集,通过第一高温放大模块,保证模拟信号在高温下的采集,采用1Mbps/S,16位的高速AD模块将模拟信号转换为16位数字信号,并通过温度补偿模块对采集信号做温度补偿,高速AD模块将数字信号发送至MCU进行编码,编码采用曼彻斯特编码方式进行编码,如图2所示,每相邻数字位的中间有一跳变,该跳变既作时钟信号,又作数据信号,从高到低跳变表示“1”,从低到高跳变表示“0”,将时钟信号和数据信号包含在数据流中,在传输代码信息的同时,也将时钟同步信号一起传输,每位编码中有一跳变,不存在直流分量,因此具有自同步能力和良好的抗干扰性,同时为了更好的进行通讯,在16位数字位中添加了数据校验位,只有判断校验位是否正确后才开始处理后面的数据,增加了通讯的准确性。由于采用了曼切斯特编码,通讯辛哈直接放大了10倍,而不用根据电缆长度进行分别放大。解码单元通过可变的双门限比较器将接收的井上信号解码出正确的波形后,送入处理器进行处理。

最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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