一种记录井下振动的检测设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种记录井下振动的检测设备，其包含微控制器，分别与所述微控制器相连接的数据采集单元、电源变换单元、存储单元和通讯单元；所述数据采集单元包含分别与所述微控制器相连接的压力采集单元、三轴加速度采集单元、温度采集单元和时间采集单元。本实用新型专利技术用于在石油钻井勘探的过程中对井下振动信息进行高速采集、数据处理和记录，为随钻控制提供重要依据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种井下信息的检测设备，具体是指一种记录井下振动的检测设备，属于石油钻井勘探领域。
技术介绍
目前，电子技术在钻井井下得到非常广泛的应用，钻井期间旋转钻头的振动信息经加工处理，可以实时获得各种参数，最终可以确定井斜角、方位角、以及钻头在井下的动静状态等信息，实现地质导向。然而在随钻振动环境中，需要对振动信号进行处理，若不能正确处理该振动信号，就不能测量出正确的井斜角、方位角及其他重要参数，也就无法实现随钻控制的要求。因此，根据上述现状，非常有必要提出一种记录井下振动的检测设备，能对井下振动信息进行高速采集、数据处理和实时记录，为随钻控制提供重要依据。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种记录井下振动的检测设备，用于在石油钻井勘探的过程中对井下振动信息进行高速采集、数据处理和记录，为随钻控制提供重要依据。为实现上述目的，本技术的技术方案是提供一种记录井下振动的检测设备，其包含微控制器，分别与所述微控制器相连接的数据采集单元、电源变换单元、存储单元和通讯单元；所述数据采集单元包含分别与所述微控制器相连接的压力采集单元、三轴加速度采集单元、温度采集单元和时间采集单元。所述压力采集单元包含:压力传感器，用于采集井下压力值；与所述压力传感器的输出端相连接的信号放大处理电路，对压力传感器输出的压力信号进行放大处理；与所述信号放大处理电路的输出端相连接的模数采样电路，其输出端与微控制器通过串行外设接口通讯方式相连接，该模数采样电路对信号放大处理电路输出的压力信号进行模数转换，并传输至微控制器。所述三轴加速度采集单元高速采集井下三轴加速度值，并通过串行外设接口通讯方式与微控制器相连接，将采集到的三轴加速度值以数字信号传输至微控制器。所述温度采集单元采用数字温度芯片采集井下温度值，并通过串行外设接口通讯方式与微控制器相连接，将采集到的温度值以数字信号传输至微控制器。所述时间采集单元采用数字时钟芯片采集井下工作时间，通过两线式串行通讯接口方式与微控制器相连接，将采集到的时间值以数字信号传输至微控制器。所述电源变换单元为直流/直流转换电路，为记录井下振动的检测设备提供稳定的供电电源。所述存储单元采用高温SD存储卡记录井下振动数据。所述通讯单元通过USB接口方式与外部计算机连接，实现微控制器与外部计算机之间的数据交换，将存储单元内存储的参数数据传输至外部计算机进行数据分析。综上所述，本技术所提供的记录井下振动的检测设备，在石油钻井勘探的过程中，能够对井下的三轴加速度进行高速采集，有效可靠地保证采集到井下振动信号，并通过高温SD卡记录井下振动数据，避免数据丢失，为随钻控制提供重要依据。附图说明图1为本技术的记录井下振动的检测设备的结构示意图。具体实施方式以下结合图1，详细说明本技术的一个优选的实施例。如图1所示，为本技术的记录井下振动的检测设备的结构示意图。其包含MCU(微控制器)1，分别与所述MCU I相连接的数据采集单元、电源变换单元6、存储单元7和通讯单元8。所述的MCU I采用DSPIC单片机。所述数据采集单元包含分别与所述MCU I相连接的压力采集单元2、三轴加速度采集单元3、温度采集单元4和时间采集单元5。所述压力采集单元2包含:压力传感器，用于采集井下压力值，该压力传感器的量程为O 120Mpa,其输出信号为mV级；与所述压力传感器的输出端相连接的信号放大处理电路，其采用差分放大的方式对压力传感器输出的压力信号进行放大处理；与所述信号放大处理电路的输出端相连接的AD (模数)采样电路，其输出端与MCU I通过SPI (串行外设接口 )通讯接口方式相连接，该AD采样电路采用16位AD采样芯片实现，对信号放大处理电路输出的压力信号进行模数转换，并传输至MCU I。由于井斜、方位、工具面和压力等是钻井工作时旋转钻头振动的重要工作参数，必须综合这些参数数据来分析判断出当时井下的具体工况，因此压力采集单元2是本技术中不可或缺的一部分。所述三轴加速度采集单元3用于高速采集井下三轴加速度值，有效可靠的保证捕捉到井下的各种振动信号；该三轴加速度采集单元3输出数字信号，最高输出数据速率可达3.2KHz，并通过SPI通讯接口方式与MCU I相连接，将采集到的三轴加速度值以数字信号传输至MCU I。所述温度采集单元4用于采集井下温度值，辅助分析当时井下的工况；该温度采集单元4采用数字温度芯片，并通过SPI通讯接口方式与MCU I相连接，将采集到的温度值以数字信号传输至MCU I。所述时间采集单元5用于采集井下工作时间，辅助分析当时井下的工况；该时间采集单元5采用数字时钟芯片，并通过I2C (两线式串行)通讯接口方式与MCU I相连接，将采集到的时间值以数字信号传输至MCU I。所述电源变换单元6为DC/DC (直流/直流)转换电路，其通过DC/DC转换和线性变换，为记录井下振动的检测设备提供稳定的供电电源。所述存储单元7采用高温SD存储卡，容量为8GB ;其针对井下特殊的高温、振动环境，采用高温SD存储卡记录井下振动数据，避免数据丢失，为随钻控制提供重要依据。所述通讯单元8通过USB接口方式与外部计算机连接,实现MCU I与外部计算机之间的数据交换，将存储单元7内存储的参数数据传输至外部计算机进行数据分析。以下通过一个具体实施例，详细描述本技术所提供的记录井下振动的检测设备的工作过程和原理。其中，电源变换单元6为记录井下振动的检测设备提供稳定的供电电源；随后，压力采集单元2每秒采集一次井下压力值，并经过放大和模数转换处理后以SPI通讯方式传输给MCU I ;而三轴加速度采集单元3每秒采集160个井下三轴加速度值，其中单轴每个加速度大小为2bytes，也就是三轴加速度采集单元3每秒共采集960bytes大小的数据，并通过SPI通讯方式将三轴加速度值传输给MCU I ;温度采集单元4每秒采集一次井下温度值，并通过SPI通讯方式将温度值传输给MCU I ;而时间采集单元5则每秒采集一次井下时间值，并通过I2C通讯方式将时间值传输给MCU 10 MCU I将每秒接收到的上述压力、三轴加速度、温度、时间等数据值存储至卡存储单元7。当该记录井下振动的检测设备完成井下钻井工作，回到地面上时，可通过USB通讯单元8连接计算机的USB接口，以读取其中所记录的所有井下振动数据。综上所述，本技术所提供的记录井下振动的检测设备，在石油钻井勘探的过程中，能够对井下的三轴加速度进行高速采集，有效可靠地保证采集到井下振动信号，并通过高温SD卡记录井下振动数据，避免数据丢失，为随钻控制提供重要依据。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记录井下振动的检测设备，其特征在于，包含微控制器（1），分别与所述微控制器（1）相连接的数据采集单元、电源变换单元（6）、存储单元（7）和通讯单元（8）；所述数据采集单元包含分别与所述微控制器（1）相连接的压力采集单元（2）、三轴加速度采集单元（3）、温度采集单元（4）和时间采集单元（5）。

【技术特征摘要】
1.一种记录井下振动的检测设备，其特征在于，包含微控制器(1)，分别与所述微控制器(I)相连接的数据采集单元、电源变换单元(6)、存储单元(7)和通讯单元(8); 所述数据采集单元包含分别与所述微控制器(I)相连接的压力采集单元(2)、三轴加速度采集单元(3)、温度采集单元(4)和时间采集单元(5)。2.按权利要求1所述的记录井下振动的检测设备，其特征在于，所述压力采集单元(2)包含: 压力传感器，用于采集井下压力值； 与所述压力传感器的输出端相连接的信号放大处理电路，对压力传感器输出的压力信号进行放大处理； 与所述信号放大处理电路的输出端相连接的模数采样电路，其输出端与微控制器(I)通过串行外设接口通讯方式相连接，该模数采样电路对信号放大处理电路输出的压力信号进行模数转换，并传输至微控制器(I)。3.按权利要求1所述的记录井下振动的检测设备，其特征在于，所述三轴加速度采集单元(3)高速采集井下三轴加速度值，并通过串行外设接口通讯方式与微控制器(I)相连接，将采集到的三轴加速度值以数字信号传输至...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵要强，吴冠玮，
申请(专利权)人：上海神开石油化工装备股份有限公司，上海神开石油设备有限公司，
类型：实用新型
国别省市：