一种模块化定向探管控制电路制造技术

一种模块化定向探管控制电路，包含主控制器，电性连接主控制器和井下涡轮发电机的发电机转速检测模块，电性连接主控制器的温度模块，电性连接主控制器和定向传感器的定向传感器信号检测模块，以及电性连接主控制器和地面计算机的数据通讯模块。本实用新型专利技术对内部器件进行模块化处理，厚膜制板，裸片封装，能适用于高温高压环境，同时提供了灵活的通讯方式，降低了功耗，降低了成本，提高了工作可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及井下随钻测量领域，尤其涉及一种模块化定向探管控制电路。
技术介绍
在石油钻井技术日益发展的今天，随钻测量发挥着越来越重要的作用。无线随钻测斜仪由地面设备和井下仪器两部分组成，地面设备包含压力传感器、专用数据处理仪、远程数据处理器、电缆盘等，井下测量仪器主要包含定向探管、伽玛探管、电池、脉冲发生器、打捞头、六翼扶正器等。随钻测量是一项非常复杂的技术，指导钻进和定向并把井下信息实时上传至地面，在钻井过程中高效制定方案和改善决策过程。在油气开发的中后期，国内外都面临不同程度的在超高温、高压等恶劣环境下进行油气勘探和测井作业。目前国内的随钻测量仪器大多数是耐温150°C，耐压140MPa，而井下测量仪器需要工作在7000米至8000米甚至更深的深井中，其环境特点是温度高、压力大，同时伴有剧烈震动。在这样环境温度条件下，传统的设计方法(PCB电路板)难以保证仪器可靠性工作。定向探管由定向传感器与定向探管控制电路组成，在钻进过程中，定向探管发生故障在所难免，为保证勘探作业有序的进行，快速准确的排除故障也是有待解决的问题。同时在定向探管正式入井工作之前，相互通讯的检测也是重中之重，而通讯方式的灵活性也是选择也是控制电路的一项重要部分。
技术实现思路
本技术提供一种模块化定向探管控制电路，对内部器件进行模块化处理，厚膜制版，裸片封装，能适用于高温高压环境，同时提供了灵活的通讯方式，降低了功耗，降低了成本，提高了工作可靠性。为了达到上述目的，本技术提供一种模块化定向探管控制电路，包含:主控制器；发电机转速检测模块，其电性连接主控制器和井下涡轮发电机；温度模块，其电性连接主控制器；定向传感器信号检测模块，其电性连接主控制器和定向传感器；数据通讯模块，其电性连接主控制器和地面计算机。所述的模块化定向探管控制电路还包含:存储模块，其电性连接主控制器。所述的模块化定向探管控制电路还包含:时钟电路，其电性连接主控制器。所述的模块化定向探管控制电路还包含:电源转换模块，其电性连接存储模块、时钟电路、温度模块、定向传感器信号检测模块、定向传感器和数据通讯模块；所述的模块化定向探管控制电路还包含:发电机供电驱动模块，其电性连接电源转换模块和井下涡轮发电机。所述的主控制器、发电机转速检测模块、存储模块、时钟电路、温度模块、定向传感器信号检测模块、电源转换模块、发电机供电驱动模块和数据通讯模块采用厚膜制版和裸片封装。所述的数据通讯模块具有RS-232接口和RS-485接口。本技术对内部器件进行模块化处理，厚膜制版，裸片封装，能适用于高温高压环境，同时提供了灵活的通讯方式，降低了功耗，降低了成本，提高了工作可靠性。【附图说明】图1是本技术的结构框图。【具体实施方式】以下根据图1具体说明本技术的较佳实施例。如图1所示，本技术提供一种模块化定向探管控制电路，包含:主控制器I;发电机转速检测模块2，其电性连接主控制器I和井下涡轮发电机10 ；存储模块3，其电性连接主控制器I ;时钟电路4，其电性连接主控制器I ;温度模块5，其电性连接主控制器I ;定向传感器信号检测模块6，其电性连接主控制器I和定向传感器12 ;数据通讯模块9，其电性连接主控制器I和地面计算机11 ;电源转换模块7，其电性连接存储模块3、时钟电路4、温度模块5、定向传感器信号检测模块6、定向传感器12和数据通讯模块9 ;发电机供电驱动模块8，其电性连接电源转换模块7和井下涡轮发电机10。所述的发电机转速检测模块2将井下涡轮发电机10的转速脉动电压信号经过二极管限幅(限制在3.3V以内)和反相器(型号为SN74AHC1G14)整流后，生成数字脉冲信号，将该数字脉冲信号传输给主控制器I。所述的存储模块3将主控制器I接收到的所有数据进行保存，方便数据的回放打印等°所述的时钟电路4实时记录采集到每组数据信息的当前时间，当定向传感器12出现故障时，通过数据回放判断模块化定向探管控制电路的每个模块的数据的准确性和定向传感器12的稳定性；所述的温度模块5记录当前工作环境的温度，将温度数据传输给主控制器I。所述的定向传感器信号检测模块6根据定向传感器12内部的三个重力加速度计和三个磁强计的测量结果计算得到井斜、方位、重力工具面、磁场强度等信息，并将井斜、方位、重力工具面、磁场强度信息转化为电压信号传输给主控制器I。所述的发电机供电驱动模块8将井下涡轮发电机10工作时泥浆的动力转换成电压，整流滤波处理后输出28~36V电压给电源转换模块7。所述的电源转换模块7通过整流调幅产生3.3V的电压驱动主控制器1、存储模块3、时钟电路4、温度模块5、定向传感器信号检测模块6以及数据通讯模块9正常工作，并产生18.5V的电压驱动定向传感器12正常工作。所述的主控制器I中的定时器每一秒钟读取一次发电机转速检测模块2输入的脉冲信号的个数值，获得转速频率，据此计算出井下涡轮发电机10的转速，将定向传感器信号检测模块6输入的井斜、方位、重力工具面、磁场强度信息进行编码协议解析(定向探管内部使用的一种编码协议，用于读取定向传感器信号)，获得解析数据，将解析数据、井下涡轮发电机的转速数据和温度数据进行曼切斯特码(抗干扰性好，比较可靠)的转换，最后以曼切斯特码的形式输出给数据通讯模块9。所述的数据通讯模块9将主控制器I转换得到的曼切斯特码数据传输给地面计算机11，由地面计算机11将曼切斯特码数据进行解码获得温度、转速、工具面、井斜、方位等有关井下数据，以控制整个定向探管的工作；为实现仪器快速灵活方便的通讯，数据通讯模块9具有两种通讯接口，RS-232接口采取RS-232通讯模式RS-485接口采取RS-485通讯模式。本实施例中，主控制器I的型号为AT90CAN128-15AZ，存储模块3的型号为FM25CL64B，时钟电路4的型号为PCA21125，温度模块5的型号为ADT7301_S0T，定向传感器信号检测模块6型号为LMP8602，电源转换模块7的型号为LM2676-3.3，发电机供电驱动模块8的型号为VS-1N1200A和IN4007，数据通讯模块9的型号为SN65HVD178和MAX3221。本技术采用模块化处理，模块化定向探管控制电路中的每个模块的的PCB制版都使用厚膜技术，使得各个模块的耐温达到180°C，耐压达到170Mpa ;所有模块都实现裸片封装，优化了模块结构，同时散热快；用主控制器来计算井下涡轮发电机的转速，取代了原有的用硬件编码器来记录转速的技术方案，可以降低功耗，降低成本，提高工作可靠性，便于维护和升级等；使用主控制器自带的电源管理功能利用中断等手段来减少耗电；对于井下测量采样，可以运用多种算法来实现最优的采样策略，既不影响测量效果还可大大减少功耗。本技术不仅仅应用于定向探管控制电路，同时也为其他的高温仪器等提供了现实依据，有效的提高了随钻测量作业的使用率及可靠性。尽管本技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。【主权项】1.一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化定向探管控制电路，其特征在于，包含：主控制器（1）；发电机转速检测模块（2），其电性连接主控制器（1）和井下涡轮发电机（10）；温度模块（5），其电性连接主控制器（1）；定向传感器信号检测模块（6），其电性连接主控制器（1）和定向传感器（12）；数据通讯模块（9），其电性连接主控制器（1）和地面计算机（11）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陆永钢，王秀娟，
申请(专利权)人：上海神开石油设备有限公司，上海神开石油化工装备股份有限公司，上海神开石油科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31