全数字井壁取芯控制仪制造技术

一种全数字井壁取芯控制仪，由井上和井下两部分电路组成，井上与井下控制电路由两芯电缆（１０）连接，其特征为：　　　　①．井上控制电路的调制与解调单元（３）的调制开关串联在向井下供电的电缆（１０）；　　　　②．井下控制电路的调制与解调单元（５）的调制开关串联在向井下供电的电缆（１０）；　　　　③、井下控制电路的控制单元（４）分别与药包检测电路（７）、复位误触发保护电路（８）、光电耦合器与可控硅开关阵列（９）相连接，由电源单元（１２）为它们供电，复位误触发保护电路（８）和点火开关（６）的控制端连接，点火开关（６）和点火变压器（１３）原端连接，点火变压器（１３）副端和药包检测电路（７）连接，药包检测电路（７）和光电耦合器及可控硅开关阵列（９）连接。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

All digital borehole wall coring control instrument

A full digital well wall coring control instrument, composed by Inoue and Inoue two underground part of the circuit, and the underground control circuit consists of two core cable (10) is characterized by: 1. Wells on the modulation and demodulation unit control circuit (3) modulation switch is connected in series to the underground power cable (10) 2.; modulation and demodulation unit downhole control circuit (5) modulation switch is connected in series to the underground cable power supply (10); and the downhole control unit control circuit (4) respectively and the charge detection circuit (7), reset error trigger protection circuit (8), a photoelectric coupler and a thyristor switch array (9) is connected by the power supply unit (12) for their power, reset error trigger protection circuit (8) and (6) the ignition switch control end connection, The ignition switch (6) and (13) the original ignition transformer is connected with the ignition transformer (13) side end and the charge detection circuit (7) connected charge detection circuit (7) and a photoelectric coupler and a silicon controlled switch array (9) connection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术属于石油勘探领域，涉及一种获取油井内岩芯样品的装置。
技术介绍
目前国内普遍使用的井壁取芯用的取芯枪为爆炸式取芯枪。这种取芯枪装有36个左右的取芯筒，每个取芯筒下有一个炸药包，当井壁取芯控制仪选中某一个炸药包时，对应的炸药包便被通电点燃，发生爆炸，将取芯筒射入地层即可获取岩芯。现在使用较多的井壁取芯控制仪是由电磁线圈或者电动机带动的步进开关，其缺点是由于带有机械运动部件，在爆炸产生强烈振动时经常出现卡档和乱档等问题，造成取芯深度错误或不能取芯。技术专利数控井壁取芯仪(专利号97218126.1)专利技术的井壁取芯控制仪虽没有机械运动部件，但其不能进行药包测试，智能化程度也较低。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种采用全数字控制、电子触发且具有半双工数字通讯功能的井壁取芯控制仪，它克服了现有装置带有机械运动部件和不能进行双向通讯的弊端，使取芯控制仪能够集高可靠性、实时性于一身。由于采用了计算机控制技术，其药包测试和药包点火的通电时间长度可比以往手操作业方式更精确、操作却十分灵活、简便。本技术技术方案是这样实现的。全数字井壁取芯控制仪由井上控制电路和井下控制电路两部分构成。井上控制电路包括控制单元(1)、键盘和数码管显示单元(2)、信号调制与解调单元(3)、电源单元四个部分。直流电源单元为井上控制电路提供直流电。键盘和数码管显示单元(2)完成人机交互，包括预选药包的选择和显示、药包测试和药包点火命令的触发、药包测试和药包点火的结果显示等。控制单元(1)使整个功能得以实现。信号调制与解调单元(3)完成与井下控制电路的双向数字通讯。井下控制电路包括控制单元(4)、直流电源单元和信号调制与解调单元(5)，另外还包括点火开关(6)、药包检测电路(7)、点火变压器(13)、复位误触发保护电路(8)、以及光电耦合器与可控硅组成的开关阵列(9)。井上与井下设备仅由一根双芯电缆(10)连接。本技术方案的特殊之处是①.井上控制电路的调制与解调单元(3)的调制开关串联在向井下供电的电缆(10)，调制与解调单元(3)的解调信号检测器也与向井下供电的电缆(10)相连；②.井下控制电路的调制与解调单元(5)的调制开关串联在向井下供电的电缆(10)，调制与解调单元(5)的解调信号检测器也与向井下供电的电缆(10)相连，电源单元(12)与调制与解调单元(5)的调制开关串联后接电缆；③、井上控制电路的控制单元(1)分别和键盘和显示单元(2)、调制与解调单元(3)连接；④.井下控制电路的控制单元(5)分别与药包检测电路(7)、复位误触发保护电路(8)、光电耦合器与可控硅开关阵列(9)相连接，由电源单元(12)为它们供电，复位误触发保护电路(8)和点火开关(6)的控制端连接，点火开关(6)和点火变压器(13)的原端连接，点火变压器(13)的副端和药包检测电路(7)连接，药包检测电路(7)和光电耦合器及可控硅开关阵列(9)连接。升上和井下控制电路的双向数字通讯采用了电源与数据传输共用同一通道的电源自调制半双工数字通信技术。电源自调制数据传输是指按照所传二进制数据对50HZ电源电压正/负半周实行的有选择性通断控制，以实现信息传输的一种技术。这样井上与井下只需通过两根电缆，既能传递电能也也能传递数据，节省了电缆。为了防止系统上电复位时，信号的误跳变使点火开关打开导致某些药包通电产生误炸，井下控制控制电路中采用了复位误触发保护电路。其原理为使点火开关的供电晚于CPU上电复位结束时刻，即图3中，比较器U41A的输出端在CPU复位后由“低”进入“高”。为了在点火前测试药包是否接触良好以及点火后药包是否发生爆炸，井下控制电路中采用了药包检测电路，其原理为在点火变压器(13)的低压端(副端)串入检测电路(U41、D9、D5、R73、T40等)当T40关闭时为药包检测状态，此时U41将检测到的信号送入控制单元(4)。本技术的优点是，由于采用无触点的可控硅控制电路，井下的取芯枪不会出现卡档和乱档等机械问题，可以确保井壁岩心取样的可靠性和成功率。同时，由于采用了电源自调制数据传输技术，只需两根电缆即可实现a电力输送，b井上与井下的半双工数字通讯。既节省电缆又能使井上随时掌握井下取芯状态，从而提高了取芯作业的智能程度。以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。附图说明图1是全数字井壁取芯控制仪原理框图。图2是本控制仪井上部分的调制与解调电路使用原理图。图3是本控制仪井下部分的调制与解调电路(5)与药包检测电路(7)及复位误触发保护电路(8)原理图及相互关系。具体实施方式首先，制作井上控制箱内电路板。控制单元选用AT89C51单片机等组成最小系统。另外，单片机的P0口通过芯片74LS07及上拉电阻实现对三个动态显示数码管的阳极控制，P2口的P2.0、P2.1、P2.2通过芯片74LS07及上拉电阻实现对三个动态显示数码管的阴极控制同时与P0口的P0.0、P0.1、P0.2配合管理六个按键。井上电路的调制与解调电路(4)的制作(参照图2)如下信号的发送采用光电耦合器TLP627和可控硅BTA08(T1)控制，光电耦合器U4输入端阳极接VCC，阴极通过电阻R15(390)后接U1的1腿。U4中的三极管发射极接T1控制极，集电极通过电阻R2(20)后接可控硅一端，再接插座J1的1腿和二极管D1(1N4007)的阴极。二极管D1的阳极接T1另一端后再接电阻R18(5)、R19(18)、R34(18)。电阻R18另一端接电阻R20(18)、R35(18)和插座J2的1腿后再与变压器TR1(15∶1)的原级线圈一端相连。插座J1的2腿和J2的2腿与变压器TR1原级线圈另一端相连。比较器U5选用LM139，U5的9腿接电阻R19、R31(18)和电容C6(0.01μ)，U5的8腿接电阻R30(20)、R23(1K)、R20和电容C5(0.01μ)，U5的5腿接电阻R35、R33(18)和电容C8(0.01μ)，U5的4腿接电阻R32(20)、R24(1K)、R34和电容C7(0.01μ)，电阻R30、R31、R32、R33和电容C5、C6、C7、C8的另一端接地。U5的14腿接电阻R23、R21(2.4K)、R25(20K)，U5的2腿接电阻R24、R22(2.4K)、R27(20K)，电阻R21、R22的另一端与R26(20K)和U5的3腿相连后一起接VCC。U5的10腿接电容C3(0.1μ)和电阻R25的另一端，U5的11腿接二极管D2的阳极、U5的7腿和电阻R26的另一端，U5的6腿接电容C4(0.1μ)和电阻R27的另一端，电容C3、C4的另一端和U5的12腿都接地。U5的13腿接电阻R28(20K)和U1的12腿，U5的1腿接电阻R29(20K)和U1的13腿，电阻R28和R29的另一端都接VCC。电源单元由变压器、整流桥及LM7805等组成它能在交流220伏输入时，产生直流5伏输出。按照上述制作电路板，再将电路板固定在井上控制箱内。220V交流电源通过插座和电源开关进入电路板。电源和控制信号通过另一插座及电缆(两芯)进入井下电路板。接下来，制作井下控制电路板(参照附图3)。控制单元选用AT89C51单片机等组成最小系统。另外，单片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：温强，金海涛，侯宝成，
申请(专利权)人：温强，
类型：实用新型
国别省市：