一种用于随钻测井中井下单总线解码系统及其抗干扰方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于随钻测井中井下单总线解码系统及其抗干扰方法，包括：解耦电路、485解码芯片和FPGA解码芯片；所述485解码芯片包括两个输入端口和一个输出端口；所述两个输入端口均与所述解耦电路连接；所述输出端口与所述FPGA解码芯片连接；所述解耦电路还分别与中控仪和仪器连接。本发明专利技术无需使用复杂的调制解调方法，降低了开发难度，避免了高速传输时单芯总线所产生的寄生参数的影响，并且无需使用复杂的滤波电路，硬件电路结构简单，减小了系统的故障率。系统的故障率。系统的故障率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于随钻测井中井下单总线解码系统及其抗干扰方法


[0001]本专利技术涉及总线数据传输协议领域，特别是涉及一种用于随钻测井中井下单总线解码系统及其抗干扰方法。

技术介绍

[0002]在石油勘探开发中，当油井钻进到设计的井深后，就需要测井来获取地层数据以及工程技术资料，以便为下一步的完井以及开采进行技术方案上的指导。传统的测井技术是钻井结束后再起钻，然后使用电缆配合测井仪器再次下井，获取所需的地层参数资料。但是由于该方法是提钻后二次下井，钻井时的泥浆在测井前会侵入地层，使得后续得到的测井数据准确度下降，对技术人员造成一定程度的误判。随钻测井是在钻井的同时使用测井仪器进行测井，可以获取到地层的一手原始数据，准确度高。钻井与测井同时进行，并通过测井数据对钻进方向进行实时把控调整，时效性远高于电缆测井。随钻测井已经成为油田开发中的趋势。
[0003]由于测井需要获取自然伽马、地层电阻率、中子孔隙度等多种参数数据，因此随钻测井中所使用的的测井仪器较多，这就需要将各支仪器进行组合，对各仪器测到的数据进行综合处理与汇总，进而发送给井地传输系统将数据实时传输至地面。井下单总线系统就是衔接井地传输系统与井下各支仪器的关键环节，负责对各支仪器进行供电，对仪器测到的数据进行收集、处理和整合，同时地面对仪器下达的指令经由单总线系统下传给对应的仪器。井下单总线系统是使用一根单芯导线同时完成对井下各支仪器的供电和通信，使用钻铤的外壳作为地线，从而完成各支仪器的串接，建立井下仪器的通信系统。井下单总线系统的结构示意图如图1所示，主要由中控板、仪器板和单根导线组成，中控板和各支仪器配套的仪器板配合使用，仪器板挂接仪器，中控板与各仪器板按照协议相互通信，从而完成整个单总线系统的工作任务。
[0004]单总线系统结构采用一根导线同时进行各支仪器的供电和通信，这使仪器串的组装更为方便，机械组装的故障率低，也一定程度降低了成本，在随钻测井中普遍使用。但这种一根导线同时供电并通信的方式也会带来一些问题，负载的波动会导致总线电压波动，或者产生干扰信号，极容易干扰到正常的通信信号，导致在对数据解码的过程中容易产生误码。因此，提高单总线系统的抗干扰能力就十分重要。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于随钻测井中井下单总线解码系统及其抗干扰方法，无需使用复杂的调制解调方法，降低了开发难度，避免了高速传输时单芯总线所产生的寄生参数的影响，并且无需使用复杂的滤波电路，硬件电路结构简单，减小了系统的故障率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出一种用于随钻测井中井下单总线解码系统，包括：解耦电路、485解码芯片和FPGA解码芯片；
[0007]所述485解码芯片包括两个输入端口和一个输出端口；所述两个输入端口均与所述解耦电路连接；所述输出端口与所述FPGA解码芯片连接；所述解耦电路还分别与中控仪和仪器连接；
[0008]所述解耦电路包括：干扰滤除电路和信号解耦电路；所述干扰滤除电路分别与所述中控仪、所述仪器和所述信号解耦电路连接；所述中控仪和所述信号解耦电路连接；所述信号解耦电路还均与所述485解码芯片的两个输入端口连接。
[0009]优选的，所述信号解耦电路包括：解耦变压器、上拉电阻R2、下拉电阻R3、两个隔离电阻C3和隔离电阻C4、接地电阻C1；
[0010]所述解耦变压器的原边绕组包括两个端口，一个端口分别与所述中控仪和所述干扰滤除电路连接，另一个端口通过接地电阻C1接地；
[0011]所述解耦变压器的副边绕组包括三个端口，一个端口直接接地，一个端口通过隔离电阻C3分别与所述上拉电阻R2的一端和所述485解码芯片的一个输入端口连接，另一个端口通过隔离电阻C4分别与所述下拉电阻R3的一端和所述485解码芯片的另一个端口连接；
[0012]所述上拉电阻R2的另一端连接电源；所述下拉电阻R3的另一端直接接地。
[0013]优选的，所述解耦变压器为匝数比为1:1:1的三绕组变压器。
[0014]优选的，所述干扰滤除电路包括电容C2、电阻R1和抗干扰变压器T2；所述抗干扰变压器T2的原边绕组包括两个端口，一个端口分别与所述解耦变压器和所述中控仪连接，另一个端口分别与所述仪器和所述抗干扰变压器T2的副边绕组的一个端口连接；所述抗干扰变压器T2的副边绕组包括两个端口，一个端口依次通过所述电容C2和所述电阻R1接地，另一个端口分别与所述仪器和所述抗干扰变压器T2的原边绕组的另一端口连接。
[0015]优选的，所述485解码芯片的型号为SN65HVD。
[0016]优选的，所述FPGA解码芯片的型号为A3P250。
[0017]7.一种用于随钻测井中井下单总线解码系统的抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]S1、将中控板发出的指令信号托载于直流电压上作为总线信号；
[0019]S2、所述总线信号通过单芯导线传输到仪器；
[0020]S3、所述仪器将接收到的总线信号通过抗干扰变压器T2分解成电压和信号；所述信号传输给解耦变压器T1；所述电压传输给所述仪器，用于仪器供电；
[0021]S4、所述解耦变压器T1对所述信号进行解耦，分解成两路的差分信号，分别送入485解码芯片的两个输入端口，并采用隔离电阻C3和隔离电阻C4对所述信号隔离；
[0022]S5、上拉电阻R2对所述485解码芯片的其中一个输入端口的信号进行上拉；下拉电阻R3对所述485解码芯片的另一个输入端口的信号进行下拉；
[0023]S6、所述485解码芯片将接收到的信号进行解码并送入FPGA芯片进行解码，最终获得中控板发出的指令。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0025](1)本专利技术使用抗干扰变压器、电容和电阻组成抗干扰电路，对仪器负载在工作过程中产生的干扰大幅滤除，使总线信号不受干扰影响，大幅提高解码的正确性。
[0026](2)本专利技术根据485芯片的解码原理，通过对端口A上拉到3.3V，端口B下拉到地，有
效避免了485芯片误解码，进一步提高了总线系统解码的正确性与可靠性。
[0027](3)本专利技术无需使用复杂的调制解调方法，降低了开发难度，避免了高速传输时单芯总线所产生的寄生参数的影响。
[0028](4)本专利技术无需使用复杂的滤波电路，硬件电路结构简单，减小了系统的故障率。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术实施例的单总线系统结构示意图；
[0031]图2为本专利技术实施例的单总线解码系统结构示意图；
[0032]图3为本专利技术实施例的485芯片解码示意图；
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于随钻测井中井下单总线解码系统，其特征在于，包括：解耦电路、485解码芯片和FPGA解码芯片；所述485解码芯片包括两个输入端口和一个输出端口；所述两个输入端口均与所述解耦电路连接；所述输出端口与所述FPGA解码芯片连接；所述解耦电路还分别与中控仪和仪器连接；所述解耦电路包括：干扰滤除电路和信号解耦电路；所述干扰滤除电路分别与所述中控仪、所述仪器和所述信号解耦电路连接；所述中控仪和所述信号解耦电路连接；所述信号解耦电路还均与所述485解码芯片的两个输入端口连接。2.根据权利要求1所述的用于随钻测井中井下单总线解码系统，其特征在于，所述信号解耦电路包括：解耦变压器、上拉电阻R2、下拉电阻R3、两个隔离电阻C3和隔离电阻C4、接地电阻C1；所述解耦变压器的原边绕组包括两个端口，一个端口分别与所述中控仪和所述干扰滤除电路连接，另一个端口通过接地电阻C1接地；所述解耦变压器的副边绕组包括三个端口，一个端口直接接地，一个端口通过隔离电阻C3分别与所述上拉电阻R2的一端和所述485解码芯片的一个输入端口连接，另一个端口通过隔离电阻C4分别与所述下拉电阻R3的一端和所述485解码芯片的另一个端口连接；所述上拉电阻R2的另一端连接电源；所述下拉电阻R3的另一端直接接地。3.根据权利要求2所述的用于随钻测井中井下单总线解码系统，其特征在于，所述解耦变压器为匝数比为1:1:1的三绕组变压器。4.根据权利要求2所述的用于随钻测井中井下单总线解码系统，其特征在于，所述干扰滤除电路包括电容C2、电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王煜亮，真齐辉，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：