一种井下集成测量连接器的制作方法

本发明涉及一种可以实时监测并记录井下工况与仪器运行信息的井下随钻测量仪器连接器。

背景技术：
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井下随钻测量系统通常包括多种不同的仪器，各仪器之间由连接器实现机械连接和电气连接，一般需要几个或十几个连接器。这些连接器内部包含贯通线，为系统内各仪器提供所需的工作电源和通信线路，因此，现有连接器只具有仪器连接功能，而没有测量功能，连接器的内部空间没有得到有效利用。井下压力、振动、冲击、温度等可以反映钻井工况，是安全钻井必要的参数，另外，井下各仪器工作电压、电流等参数，可以反映仪器的工作状况，是仪器运行状态在线诊断的重要信息。目前，这些钻井工况和仪器工作状态的测量是将传感器和测量电路安装在独立测量短节内，仪器长度随着测量参数的增加而增加，而且安装位置一般距离钻头较远，影响了测量的实时性。因此，有必要利用现有连接器的内部空间，将上述测量功能进行集成，实现连接与测量的功能。

技术实现要素：
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本发明的目的在于解决上述问题，提供一种结构小巧、功能独立、性能可靠稳定的用于随钻测量装置的井下集成测量连接器。它可以连接在井下仪器的任意位置，适用于任何随钻仪器,既可以作为独立的监测模块使用，也可以与随钻仪器挂接，实时上传测量数据。

发明内容如下：

一种井下集成测量连接器，包括连接器本体、扶正器和内腔，其中：内腔内安装有压力传感器和至少一种其他传感器以及测量电路；压力传感器与外界连通；本体两端有丝扣和密封圈并安装有通信接头，两个通信接头之间有贯通线连接，测量电路与通信接头之间有通信线连接。

连接器本体内安装的其它传感器包括振动传感器、冲击传感器、温度传感器。所述测量电路包括信号采集单元、MCU单元、通信总线、存储单元和电源管理单元。所述贯通线至少包括电源线、通信线。电源管理单元提供传感器和测量电路的工作电源和监测贯通电源线的电流状态，超过预先设定的安全阈值时会关断电源。测量电路可以将实时测量数据直接存入存储器并通过通信线接收指令，并发送测量数据。

本发明的益处在于该发明采用一体化的集成设计，充分利用了连接器空间，无需增加额外空间就可以在位置与井下仪器连接；同时，该连接器的功能独立，可以作为井下的实时监测装置单独使用，分布安装在各个仪器的连接处，对各环节的仪器运行情况进行监测。

附图说明：

图1是本发明一个实施例的结构剖面图。

图2是本发明一个实施例的测量电路原理示意图。

图3是本发明一个实施例的电源管理单元的原理示意图。

图4是本发明一个实施例的复用工作模式下的程序流程图。

图5是本发明的另一个实施例示意图。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

图1所示的一种实施例中的连接器本体（6）外安装有扶正器（2），其内腔（4）安装了压力传感器（7）和振动、冲击和温度至少一种传感器（13），其中压力传感器（7）的压力感应端通过本体上的通孔（11）与外界连通，可以测量钻铤内的立柱压力，并由两道密封圈（9）防止泥浆由通孔（11）进入连接器内腔（4）；本体的两端由丝扣（12）实现与其他仪器（1）的连接，并由两道密封圈（5）实现密封。在有压力传感器的一端使用Micro-D接头（8），另一端使用自锁接头（3）。除贯通线10外，电路上的通信线路（14）也分别连接至两个接头。

图2是图1所示实施例的测量电路原理示意图。四个传感器经过信号放大处理后进入4路同步A/D转换器，将采集的数据交给MCU单元处理；MCU单元负责将处理后的数据存入Flash中；同时，MCU单元还可以根据通信总线接收到的控制字进行通信和工作模式设定。该连接器的供电取自于贯通电源线，并由电源管理单元进行电流监测，当出现异常时进行关断以确保该装置以及所挂接系统的供电稳定可靠，如图3所示。

该连接器的工作模式有三种：自动监测模式、数据应答模式和自动监测与数据应答复用模式。其中，自动监测模式可以作为井下工况的实时记录系统，在取出仪器后由上位机读取井下各个状态信息以便于工程人员分析使用，也可以作为各自状态预警系统，在超出仪器设定的阈值时发送预警指令，其中存储时间间隔和安全阈值可以是固定值也可以由上位机设定；数据应答模式为连接器根据接收到的具体指令后，往通信总线发送指定的数据，无指令时处于待机状态，该模式下系统功耗最小；自动监测和数据应答复用模式兼具两种模式的优点，既可以实时测量内部全部传感器的数据并存入电路上的存储器中，也可以根据预先设定的安全阈值进行不同状态的响应，并根据接收到的具体指令往通信总线发送最新的指定数据，其中安全阈值为最高优先级。

图4是本发明在自动监测和数据应答复用模式下的程序流程图。系统启动后，MCU单元首先进行各个模块的自检并将返回的状态信息实时存入Flash中，如果存在异常则将异常代码由通信总线发送给上位机。系统初始化后进行传感器数据采集，并判断是否超出安全阈值，同时根据接收到的具体指令往通信总线发送最新的指定数据。

图5所示的是分布式测量控制实施例。由于该连接器的功能独立，可以作为井下的实时监测装置单独使用，因此可以在井下随钻仪器各个的连接处分布安装，对各环节的仪器运行情况和不同位置的工况信息进行同时监测，为提高系统可靠性提供技术支持。

上述实施例仅说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。