一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路制造技术

一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路。其包括精密测量单元、滤波隔离单元、增益放大单元、模数转换单元、中央处理单元、井下存储单元和电源管理单元；精密测量单元、滤波隔离单元、增益放大单元、模数转换单元、中央处理单元0和井下存储单元依次连接，电源管理单元与各单元连接。本实用新型专利技术效果：通过选用低功耗电子元器件，对存储式压力、温度测量电路结构进行设计，实现了钻进过程中对底部钻具环境压力、温度信息的实时测量与存储，在井下恶劣工作环境下，通过滤波、放大、转换等一系列过程，保证了数据采集的精度和准确性，对提高存储式压力、温度测量电路井下工作时的稳定性、延长其井下工作寿命具有良好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路
本技术属于石油、天然气钻井
，特别是涉及一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路。
技术介绍
压力、温度信息是石油钻井录取的主要资料之一。钻柱内外压差与其它钻井参数的测量可以预报井下一些不正常的问题，以便及时采取措施补救，环空压力的测量有助于将当量循环密度和当量静液密度保持在底层破裂压力梯度、孔隙压力梯度和井眼稳定压力梯度敞口内。压力信息的准确测量对减少和消除井下复杂情况及事故，缩短钻井时间，提高钻井速度具有重要意义。温度信息作为压力测量的辅助分析参数，也在一定程度上反映了底部钻具在不同环境温度下的工作性能，对接有电子测量仪器的钻具组合，温度信息是测试其在不同环境温度下的稳定性、测量精度变化情况的重要数据依据。由于钻井过程中，井下存在高温、振动、腐蚀等多种复杂、恶劣的工作条件，要求底部钻具环境压力、温度测量电路具有高精度、高分辨率、高可靠性以及良好的密封性、抗腐蚀性，同时要求具有良好的工作稳定性，当前常规的压力、温度测量装置难以满足要求；当前压力、温度测量电路通常由高温锂电池提供稳定的直流电能，受底部钻具空间大小和安装尺寸的限制，电池容量必然受限，合理进行压力、温度测量电路结构设计、降低系统功耗是当前需要解决的问题，此外，存储式压力、温度测量装置，对数据存储电路的设计及存储方式都提出了更高的要求。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路。为了达到上述目的，本技术提供的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路包括：精密测量单元、滤波隔离单元、增益放大单元、模数转换单元、中央处理单元、井下存储单元和电源管理单元；其中：精密测量单元、滤波隔离单元、增益放大单元、模数转换单元、中央处理单元和井下存储单元依次连接，电源管理单元与上述各单元连接。所述的精密测量单元包括压力传感器和温度传感器；所述电源管理单元选用高温锂电池，电池容量5Ah，耐温150℃，通过LEMO连接器与各单元进行连接，用于为上述各单元提供稳定的直流电能。所述滤波隔离单元包括第一集成电路U1及其外围电路、第二集成电路U2及其外围电路，所述的外围电路包括：第一电阻R1～第六电阻R6、第一电容C1～第四电容C4；所述第一集成电路U1和所述第二集成电路U2均选用AD8031仪表放大器，第一电阻R1一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端接地，第二电阻R2一端为所述滤波隔离单元的输入端，连接所述精密测量单元的输出信号VIN，另一端连接所述第一集成电路U1同相输入引脚+IN1；第三电阻R3一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT1，输出信号记为VFIT1，第一电容C1、第三电容C3一端连接3.3V直流稳压电源，另一端接地，用于滤除电源端噪声，第二电容C2一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT1，所述第一集成电路U1的+VS端为电源端，接3.3V直流稳压电源，所述第一集成电路U1的-VS端接地，第四电阻R4一端连接所述精密测量单元的输出信号VIN，另一端连接所述第二集成电路U2的反相输入端-IN1，第五电阻R5一端连接所述第二集成电路U2的同相输入端+IN1，另一端接地，第六电阻R6一端连接所述第二集成电路U2的反向输入端-IN1，另一端连接所述第二集成电路U2的输出端OUT1，输出信号记为VFIT2，第四电容C4一端连接所述第二集成电路U2反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第二集成电路U2的输出引脚OUT1，所述第二集成电路U2的+VS端为电源端，接3.3V直流稳压电源VDD3.3，所述第二集成电路U2的-VS端接地。所述增益放大单元包括第三集成电路U3及其外围电路，所述外围电路包括第五电容C5和第六电容C6；其中，所述第三集成电路U3选用LTC6912可编程增益放大器，所述第三集成电路U3的V+引脚和V-引脚均为电源输入引脚，V+引脚接3.3V直流稳压电源VDD3.3，V-引脚接地；第五电容C5为滤波电容，第五电容C5一端连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端接地；所述第三集成电路U3的INA引脚和INB引脚为双路输入引脚，分别连接所述滤波隔离单元输出信号VFIT1和VFIT2，所述第三集成电路U3的AGND引脚为模拟地引脚，通过电容C6接地，所述第三集成电路U3的SHDN引脚为关断引脚，悬空设置，所述第三集成电路U3的引脚、DIN引脚和CLK引脚连接所述中央处理单元，其中引脚为逻辑输入引脚，低电平有效，DIN引脚为数据输入引脚，CLK为同步时钟引脚，所述第三集成电路U3的DOUT引脚为逻辑输出引脚，悬空设置，所述第三集成电路U3的数字地引脚DGNG接地，所述第三集成电路U3的OUTA引脚和OUTB引脚为输出引脚，其输出信号分别记为VAMPA和VAMPB。所述模数转换单元包括第四集成电路U4及其外围电路、第五集成电路U5及其外围电路、第六集成电路U6及其外围电路，所述的外围电路包括：第七电阻R7～第十电阻R10、第七电容C7～第十一电容C11；所述第四集成电路选用MAX62252.5V电源转换芯片，所述第五集成电路U5选用AD7915模数转换芯片，所述第六集成电路U6选用OPA333运算放大器芯片，所述第四集成电路U4的输入引脚IN连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，第七电容C7一端连接3.3V直流稳压电源，另一端接地，所述第四集成电路U4的GND引脚接地，所述第四集成电路U4的OUT引脚为输出引脚，连接所述第五集成电路U5的电源正引脚VDD，第八电容C8一端连接所述第四集成电路U4的OUT引脚，另一端接地，所述第五集成电路U5的IN-输入引脚通过第七电阻R7连接所述增益放大单元输出信号VAMPB，第九电容C9一端连接所述第五集成电路U5的IN-输入引脚，另一端接地，所述第五集成电路GND引脚接地，所述第五集成电路U5的IN+输入引脚通过第八电阻R8连接所述增益放大单元输出信号VAMPA，第十电容C10一端连接所述第五集成电路U5的IN+输入引脚，另一端接地，所述第五集成电路U5的CNV引脚、SDO引脚和SCK引脚连接所述中央处理单元，其中，CNV引脚为转换输入引脚，SDO引脚为SPI串行输出引脚，SCK引脚为SPI串行时钟引脚，所述第五集成电路U5的引脚为SPI串行输入和片选复用引脚，连接所述第五集成电路U5的数字输入输出引脚VIO，所述第五集成电路U5的VIO引脚连接所述第五集成电路U5的VDD引脚，所述第五集成电路U5的参考电压输入引脚REF连接所述第六集成电路U6的输出引脚OUT，所述第六集成电路U6的电源正引脚V+连接3.3V直流稳压电源，第十一电容C11一端连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端接地，第九电阻R9一端连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端连接所述第六集成电路U6的+IN同相输入引脚，第十电阻R10一端连接所述第六集成电路U6的+IN同相输入引脚，另一端接地，所述第六集成电路U6的V-引脚接地，所述第六集成电路U6的-IN引脚为反相输入引脚，连接所述第六集成电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路包括：精密测量单元(100)、滤波隔离单元(200)、增益放大单元(300)、模数转换单元(400)、中央处理单元(500)、井下存储单元(600)和电源管理单元(700)；其中：精密测量单元(100)、滤波隔离单元(200)、增益放大单元(300)、模数转换单元(400)、中央处理单元(500)和井下存储单元(600)依次连接，电源管理单元(700)与上述各单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路包括：精密测量单元(100)、滤波隔离单元(200)、增益放大单元(300)、模数转换单元(400)、中央处理单元(500)、井下存储单元(600)和电源管理单元(700)；其中：精密测量单元(100)、滤波隔离单元(200)、增益放大单元(300)、模数转换单元(400)、中央处理单元(500)和井下存储单元(600)依次连接，电源管理单元(700)与上述各单元连接。2.根据权利要求1所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述的精密测量单元(100)包括压力传感器(1001)和温度传感器(1002)；所述电源管理单元(700)选用高温锂电池，电池容量5Ah，耐温150℃，通过LEMO连接器与各单元进行连接，用于为上述各单元提供稳定的直流电能。3.根据权利要求1所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述滤波隔离单元(200)包括第一集成电路U1及其外围电路、第二集成电路U2及其外围电路，所述的外围电路包括：第一电阻R1～第六电阻R6、第一电容C1～第四电容C4；所述第一集成电路U1和所述第二集成电路U2均选用AD8031仪表放大器，第一电阻R1一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端接地，第二电阻R2一端为所述滤波隔离单元(200)的输入端，连接所述精密测量单元(100)的输出信号VIN，另一端连接所述第一集成电路U1同相输入引脚+IN1；第三电阻R3一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT1，输出信号记为VFIT1，第一电容C1、第三电容C3一端连接3.3V直流稳压电源，另一端接地，用于滤除电源端噪声，第二电容C2一端连接所述第一集成电路U1反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第一集成电路U1的输出引脚OUT1，所述第一集成电路U1的+VS端为电源端，接3.3V直流稳压电源，所述第一集成电路U1的-VS端接地，第四电阻R4一端连接所述精密测量单元(100)的输出信号VIN，另一端连接所述第二集成电路U2的反相输入端-IN1，第五电阻R5一端连接所述第二集成电路U2的同相输入端+IN1，另一端接地，第六电阻R6一端连接所述第二集成电路U2的反向输入端-IN1，另一端连接所述第二集成电路U2的输出端OUT1，输出信号记为VFIT2，第四电容C4一端连接所述第二集成电路U2反向输入引脚-IN1，另一端连接所述第二集成电路U2的输出引脚OUT1，所述第二集成电路U2的+VS端为电源端，接3.3V直流稳压电源VDD3.3，所述第二集成电路U2的-VS端接地。4.根据权利要求1所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述增益放大单元(300)包括第三集成电路U3及其外围电路，所述外围电路包括第五电容C5和第六电容C6；其中，所述第三集成电路U3选用LTC6912可编程增益放大器，所述第三集成电路U3的V+引脚和V-引脚均为电源输入引脚，V+引脚接3.3V直流稳压电源VDD3.3，V-引脚接地；第五电容C5为滤波电容，第五电容C5一端连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端接地；所述第三集成电路U3的INA引脚和INB引脚为双路输入引脚，分别连接所述滤波隔离单元(200)输出信号VFIT1和VFIT2，所述第三集成电路U3的AGND引脚为模拟地引脚，通过电容C6接地，所述第三集成电路U3的SHDN引脚为关断引脚，悬空设置，所述第三集成电路U3的引脚、DIN引脚和CLK引脚连接所述中央处理单元(500)，其中引脚为逻辑输入引脚，低电平有效，DIN引脚为数据输入引脚，CLK为同步时钟引脚，所述第三集成电路U3的DOUT引脚为逻辑输出引脚，悬空设置，所述第三集成电路U3的数字地引脚DGNG接地，所述第三集成电路U3的OUTA引脚和OUTB引脚为输出引脚，其输出信号分别记为VAMPA和VAMPB。5.根据权利要求1所述的存储式底部钻具环境压力、温度测量电路，其特征在于：所述模数转换单元(400)包括第四集成电路U4及其外围电路、第五集成电路U5及其外围电路、第六集成电路U6及其外围电路，所述的外围电路包括：第七电阻R7～第十电阻R10、第七电容C7～第十一电容C11；所述第四集成电路选用MAX62252.5V电源转换芯片，所述第五集成电路U5选用AD7915模数转换芯片，所述第六集成电路U6选用OPA333运算放大器芯片，所述第四集成电路U4的输入引脚IN连接3.3V直流稳压电源VDD3.3，第七电容C7一端连接3.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍辉，范永涛，白大鹏，王帅，陶荣辉，张雅静，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12