专利名称：一种油井数据采集存储记录与回放的探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油井数据采集存储记录与回放的探测装置，属于电子 信息技术与计算机应用技术领域。
背景技术：
随着石油资源的紧张，油井的高产稳产成为油田发展的重点科研内容之一。 为挖掘生产潜力，人们在根据具体情况采用的压裂、振动、助剂和生物等种种 增产措施中，需要对油井的温度、压力、成分和放射性等物理量进行探测分析， 以便找到相应的对策。目前常用的探测方法是将传感器及采集电路放在探头内 下井，通过数千米的铠装电缆在地面进行供电和控制采集信号的传输，工程施 工十分不便。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服了现有测井探头的上述缺陷，提供了一种油井 数据采集存储记录与回放的探测装置，本装置可以按着预先设置的参数自动进
行井下数据采集存储和记录的装置。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。包括有能够放入油 井下进行数据采集和存储记录作业的探头、用于对探头工作参数进行设置并将
记录数据进行回放处理的计算机以及连接探头的USB接口电缆组成。所述的探 头包括有接管筒身、连接在接管筒身两端的下端帽和上端帽、自下而上依次设 置在接管筒身内部的传感器、充电电池组和数据采集存储电路板；所述的数据 采集存储电路板包括有模拟信号调理电路、FLASH存储器、带有A/D转换和USB 接口的微控制器；其中，微控制器分别与模拟信号调理电路和FLASH存储器相 连，传感器的输出端与模拟信号调理电路相连。
本实用新型是一种釆用高性能低功耗单片计算机和大容量FLASH存储器为 核心研制的体积小、功耗低的井下探测记录装置。便携计算机是带有USB接口、 装有对探头进行参数设置、数据回放和分析处理专用软件的通用型笔记本电脑， 当探头由井下取出后，利用USB接口电缆一端可与记录探头电路板的USB接口连接，另一端插头可与便携电脑的USB接口连接。 与现有技术相比，本实用新型有如下优点
1) 在不需要实时传输的情况下，由于探头自带电池工作，无需地面测井电 缆，节省设备和施工成本。
2) 采集和存储电路板的体积大大减小，可以做到井管环空进行探测，进一 步扩大应用范围。
3) 采集记录结束后回放的数据可以十分方便地在PC机上进行灵活处理。
图1油井数据采集记录与回放处理系统工作示意图
图2井下记录探头机械结构设计图
图3井下记录探头电路结构框图
图4数据采集存储部分电路原理图
图5计算机数据回放操作界面
图中1、下端帽，2第一0形密封圈，3、第二O形密封圈，4、传感器，5、 接管筒身，6、上端帽，7、充电电池组，8、数据采集存储电路板，9、 USB接口 电缆，10、笔记本电脑。
具体实施方式
下面结合图1 图5对本实用新型作进一步说明
本实施例设计的探头能够在井下高温高压的环境下工作，图l给出了本系
统正在进行井下探测和地面设置或回放的情况，探头机械结构如图2所示。
井下记录探头接管筒身5由筒状不锈钢加工而成。采用聚氨脂橡胶封装带 有螺纹的传感器直接固定在探头的下端帽1内，封装成柱型的高温锂电池组7 放在接管筒身5的中部，通过弹性的垫套压紧。再上方是装在接管筒身5里与 传感器4和充电电池组7通过接插件相连、可以随时取出的、上面一端带有USB 接口的数据采集存储电路板8，数据采集存储电路板8上的USB接口插座朝上。 传感器4、充电电池组7和数据采集存储电路板8及探头顶端的端帽之间加有起 到绝缘和支撑作用的垫圈，下端帽1和上端帽6通过螺纹与接管筒身5密封连 接，上端帽6头部设置有可任意活动的铰接钢缆的拉环或根据测井需要设计的 专用卡具。井下记录探头中的数据采集存储电路板由模拟信号调理电路、具有4 32MB 的超大容量FLASH存储器、带有A/D转换器和USB接口的低功耗单片机构成。 它们连同充电电池组、传感器一起装在直径不大于30毫米、上面一端可以旋开 的钢制筒型密封外壳之中。
探头下井时接管筒身5的顶部用带有拉环(或其它现场要求特制的卡具) 的上端帽6旋紧密封，上端帽6顶端装有的卡具或可任意活动的拉环与钢缆13 铰接。
USB接口电缆，可与从井下取出的记录探头中的USB接口相连接，进行探测 参数设置或记录数据回放；另一端为标准USB接口插头，可与计算机的USB接 口连接并由接口的电源供电。
如图3所示，探头前端安装的可以是压力、振动或其它提供电信号的传感 器1，它输出的信号由模拟信号调理电路转换成标准0 2V信号送至微控制器 芯片的ADC输入端上。
C8051F320是一种全集成的高性能单片微控制器，它在芯片内集成了多通 道ADC和温度传感器，可提供适合于低功耗应用的灵活的电源管理方案，处理 器扩展的引脚，可直接进行USB、 SPI接口，与各种大容量数据存储器接口电路 十分简单。
45DB321C是具有SPI接口的4MB串行FLASH存储器，通过片内的状态控制 器进行整页或单个存储单元的读、写和擦除操作。根据采集速度和容量的要求 可以选用不同容量的存储器电路。
图4是数据采集存储电路原理图，给出了由C8051F320和大容量的串行FLASH MEM 45DB321的连接方式。J3是采集存储电路板上的USB接口电路。由于探头 存储记录的数据量很大，需要有足够快的数据回放速率。采集存储板上利用单 片计算机带有的USB接口可实现与PC机高速率的数据通信。当插上回放接口电 缆时，C8051F320SoC检测到USB信号即进入回放状态。在电路开始工作时 C8051F320SoC按着事先设置的参数将采集的数据依次存放在FLASH中。整个电 路由7. 2V1. 8AH的可充电锂电池组为采集电路供电。
笔记本电脑构成数据回放处理平台，在探测工作完毕后从井下取出探头， 通过USB电缆8将采集的数据高速回放到电脑之中，形成原始数据文件。技术人员可以对采集的数据进行分析处理，为采油研究提供各种测量分析结果。整 个软件由数据通信模块、波形显示、频谱显示和特征分析等模块组成，如图5 所示。
本实施例的主要技术指标
工作温度-30 +85摄氏度
存储容量8M至32M字节可选
延时时间0 48小时分挡设置
工作压力大于40MPa
采集速率0. 1Hz 30KHz 分挡设置
电源消耗7.2V 6mA
电池连续供电时间300小时 (IO天以上)
探头外径不大于30咖
回放速率200K字节/秒
本实用新型的范围3t不局限于此，凡是相似的结构和方法均为本实用新型
的保护范围之内。
权利要求1、一种油井数据采集存储记录与回放的探测装置，其特征在于包括有能够放入油井下进行数据采集和存储记录作业的探头、用于对探头工作参数进行设置并将记录数据进行回放处理的计算机；所述的探头包括有接管筒身(5)、连接在接管筒身(5)两端的下端帽(1)和上端帽(6)、自下而上依次设置在接管筒身(5)内部的传感器(4)、充电电池组(7)和数据采集存储电路板(8)；所述的数据采集存储电路板(8)包括有模拟信号调理电路、FLASH存储器、带有A/D转换和USB接口的微控制器；其中，微控制器分别与模拟信号调理电路和FLASH存储器相连，传感器(4)的输出端与模拟信号调理电路相连。
专利摘要本实用新型涉及一种油井数据采集存储记录与回放的探测装置，属于电子信息技术与计算机应用技术领域。包括有能够放入油井下进行数据采集和存储记录作业的探头、用于对探头工作参数进行设置并将记录数据进行回放处理的计算机；所述的探头包括有接管筒身(5)、连接在接管筒身(5)两端的下端帽(1)和上端帽(6)、自下而上依次设置在接管筒身(5)内部的传感器(4)、充电电池组(7)和数据采集存储电路板(8)；所述的数据采集存储电路板(8)包括有模拟信号调理电路、FLASH存储器、带有A/D转换和USB接口的微控制器；其中，微控制器分别与模拟信号调理电路和FLASH存储器相连，传感器(4)的输出端与模拟信号调理电路相连。
文档编号E21B47/00GK201250654SQ20082007938
公开日2009年6月3日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者李宗方, 瑛 王, 王铁流, 袁海英 申请人:北京工业大学