專利名稱：數(shù)字取心測(cè)井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字取心測(cè)井儀，適合爆炸擊取式取心作業(yè)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)常用的取心系統(tǒng)主要由地面取心控制面板、選發(fā)器、取心槍等三部分組成。操作和施工時(shí)，需要測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行輔助校深，然后再由其完成選發(fā)和取心操作。地面取心控制面板主要給選發(fā)器、取心槍提供儀器電源、取心彈選擇、測(cè)試和點(diǎn)火等操作。常用的選發(fā)器有機(jī)械選發(fā)式、電機(jī)選發(fā)式和電子選發(fā)式三種，控制方式采用供電步進(jìn)選發(fā)和數(shù)字編碼通訊選發(fā)等。取心槍主要有爆炸擊取式和旋轉(zhuǎn)鉆取式兩種，目前爆炸擊取式仍是最常用的取心設(shè)備。這些取心方式目前已沿用多年，其存在的主要問題有系統(tǒng)配套性較差取心系統(tǒng)多獨(dú)立于測(cè)井地面系統(tǒng)設(shè)計(jì)，作業(yè)時(shí)需要測(cè)井地面系統(tǒng)資源支持，以獲得校深和曲線記錄等功能。因此，無論在纜芯分配、電源供給都與地面系統(tǒng)重復(fù)、交叉，造成地面系統(tǒng)硬件散亂、低效、操作煩瑣，系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一性，可靠性不足。受工藝影響，機(jī)械式一直存在換檔失效、觸點(diǎn)易老化等問題困繞。電子式雖然技術(shù)先進(jìn)，但存在的可靠性問題更多，除了有通訊問題造成換檔失效外，還存在一路開關(guān)器件失效會(huì)導(dǎo)致所有開關(guān)器件失效等問題。交互性差，施工時(shí)需要人工判讀零點(diǎn)、人工記數(shù)，存在無法自動(dòng)記錄取心操作，選發(fā)器、取心槍狀態(tài)獲取困難等問題。結(jié)構(gòu)有待改進(jìn)；取心槍與選發(fā)器連接方式落后，接插件質(zhì)量差，連線雜亂，影響系統(tǒng)的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種操作方便可靠的數(shù)字取心測(cè)井儀。
該儀器利用常用的數(shù)字測(cè)井地面系統(tǒng)作為該取心系統(tǒng)的操作平臺(tái)，不增加任何地面系統(tǒng)硬件。地面系統(tǒng)通過測(cè)井電纜、電纜電極系與該儀器19芯上部連接短接連接。地面系統(tǒng)通過交流電源供電為下井儀提供工作電源和點(diǎn)火電源。通過軟件指令操控該儀器。
具體方案是包括取心槍、電纜芯下部連接短接、電路總成、上部連接短接、和由測(cè)井馬龍頭、電極電纜、電極環(huán)、魚雷組成的電纜電極系組成。所述的電路總成包括電源變壓器、儀器外殼、電纜芯下部插頭、數(shù)字取心測(cè)井儀電路板、儀器骨架、上部插座支架、彈簧、電纜芯上部插座組成。所述的數(shù)字取心測(cè)井儀電路板包括電源電路、數(shù)字電路、測(cè)量電路、選發(fā)電路組成。其中數(shù)字電路包括單片機(jī)、通訊變壓器、信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)放大整形電路、編碼/譯碼電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器、多路開關(guān)、程控放大、A/D轉(zhuǎn)換及控制鎖存組成；選發(fā)電路包括整流濾波電路、點(diǎn)火電源繼電器安全開關(guān)、測(cè)試控制繼電器安全開關(guān)、輔助開關(guān)、藥餅開關(guān)、取樣電阻、多路串行控制電路組成。所述的電纜芯下部連接短接由電纜芯插座、活動(dòng)螺紋套、連接短接、連接接頭、電纜承壓芯插座、電纜芯承壓插頭、電纜芯插座支架、彈簧、定位銷組成。
電子線路由電源電路、數(shù)字電路、測(cè)量電路和選發(fā)電路等組成。數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)通訊、采集和控制；測(cè)量電路用于自然電位及電極測(cè)量；選發(fā)電路用于藥餅選通、測(cè)試和點(diǎn)火。選發(fā)電路設(shè)計(jì)采用3級(jí)安全控制，即必須同時(shí)開啟1路繼電器安全開關(guān)(主開關(guān))，1路電子鋪助開關(guān)(副開關(guān))以及1路藥餅電子開關(guān)才能點(diǎn)燃藥餅。增加可靠性并避免了由于一個(gè)開關(guān)器件失效而導(dǎo)致整個(gè)電路失效的問題。
使用5環(huán)電纜電極系作為校深曲線測(cè)量電極，可同時(shí)測(cè)量一條自然電位曲線和0.5m電極、2.5m、電極4.0m梯度中任意一條曲線，由儀器電路完成校深曲線的采集與傳輸，校深曲線實(shí)現(xiàn)井下數(shù)字化。此外測(cè)量電路還提供電纜頭電壓、儀器工作溫度、藥餅狀態(tài)、控制狀態(tài)、點(diǎn)火過程檢測(cè)等輔助參數(shù)。
改進(jìn)取心儀與取心槍的連接方式。機(jī)械連接采用快速連接方式，電路連接采用37電纜芯插頭、插座連接方式，操作方便可靠。
四

圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)布局圖。
圖2是本發(fā)明的電路總成結(jié)構(gòu)圖。
圖3是本發(fā)明的電路原理框圖。
圖4是本發(fā)明的數(shù)字電路原理框圖。
圖5是本發(fā)明的選發(fā)電路原理框圖。
圖6是本發(fā)明的電纜芯下部連接短接結(jié)構(gòu)圖。
五具體實(shí)施例方式參照附圖1，這是數(shù)字取心測(cè)井儀典型的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)狀態(tài)。取心槍1通過37芯下部連接短接2與數(shù)字取心測(cè)井儀電子線路3連接。19芯上部連接短接4使數(shù)字取心測(cè)井儀電子線路3與測(cè)井馬龍頭5連接。馬龍頭5、電極電纜6、5個(gè)電極環(huán)7、魚雷8組成電纜電極系，上端和下端分別連著測(cè)井電纜9和數(shù)字取心測(cè)井儀。地面儀器系統(tǒng)10通過測(cè)井電纜9、電纜電極系等操作數(shù)字取心測(cè)井儀。
參照附圖2，數(shù)字取心測(cè)井儀電路總成，主要機(jī)械結(jié)構(gòu)由上部連接短接12、儀器外殼14、儀器骨架18組成。電源變壓器13、數(shù)字取心測(cè)井儀電路板17都固定在儀器骨架18上，骨架18下端是37芯下部插頭15。上部插座支架19、彈簧20能使19芯上部插座21有一定的自由活動(dòng)余量，以保證其可靠連接。儀器護(hù)帽11與儀器絲堵16是該儀器總成的儲(chǔ)存及運(yùn)輸狀態(tài)配套部件。
參照附圖3，數(shù)字取心測(cè)井儀電路采用了配套的專用取芯電纜電極系。在電子線路短節(jié)中電源變壓器為整個(gè)儀器提供一定幅度和功率的交流電。數(shù)字電路同地面測(cè)井儀器之間利用曼切斯特編碼方式進(jìn)行雙向的數(shù)字通訊，同時(shí)采集各路模擬信號(hào)，以及根據(jù)地面下達(dá)的命令控制選發(fā)電路選擇特定的取芯藥包進(jìn)行點(diǎn)火。測(cè)量電路在數(shù)字電路的控制下對(duì)相應(yīng)的供電電極進(jìn)行供電并采集相應(yīng)的測(cè)量電極的電位差，自然電位信號(hào)也在該電路中進(jìn)行調(diào)理并送往數(shù)字電路進(jìn)行采集。選發(fā)電路包括一組電子開關(guān)矩陣，控制下部連接的取芯槍各取芯藥包的選通。
參照附圖4，數(shù)字電路主要包括通訊，采集和控制三部分功能。通訊變壓器在地面儀器和井下儀器之間傳輸通訊信號(hào)而隔離了它們之間的直流通路。變壓器送來的曼切斯特編碼通訊信號(hào)通過專用的編譯碼電路為單片機(jī)提供串行數(shù)據(jù)接口。單片機(jī)同地面之間采用應(yīng)答方式通訊，根據(jù)地面下達(dá)的命令控制繼電器的切換、增益的選取、點(diǎn)火藥包的選通等，同時(shí)采集測(cè)量電路、選發(fā)電路及溫度傳感器送來的模擬信號(hào)，且可根據(jù)模擬信號(hào)的幅度自動(dòng)選擇合適的增益對(duì)信號(hào)在采集前進(jìn)行程控放大。
參照附圖5，選發(fā)電路主要由點(diǎn)火電源、點(diǎn)火繼電器、測(cè)試?yán)^電器和一組電子開關(guān)矩陣組成。點(diǎn)火繼電器和測(cè)試?yán)^電器在數(shù)字電路的控制下接通以執(zhí)行相應(yīng)的功能，數(shù)字電路送來的串行選發(fā)數(shù)據(jù)被移位鎖存在串行控制器中，從而控制每個(gè)電子開關(guān)的通斷，選取相應(yīng)的點(diǎn)火藥包，藥包檢測(cè)電流和點(diǎn)火電流通過取樣電阻送到數(shù)字電路進(jìn)行采集。
參照附圖6，37芯下部連接短接機(jī)械主體由連接短接24和連接接頭26組成、由安裝在內(nèi)部的37芯承壓插頭27、37承壓芯插座25及28完成壓力隔離和電路導(dǎo)通。37芯插座22裝在最上端，37芯插座支架29、彈簧30、定位銷31使其具備一定的上下活動(dòng)能力，目的是為了使其與電路總成更可靠的連接。機(jī)械連接由活動(dòng)羅紋套23完成，操作極為簡便。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字取心測(cè)井儀，其特征是包括取心槍、電纜芯下部連接短接、電路總成、上部連接短接、和由測(cè)井馬龍頭、電極電纜、電極環(huán)、魚雷組成的電纜電極系組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字取心測(cè)井儀，其特征是所述的電極環(huán)山5個(gè)電極環(huán)組成；所述的電路總成包括電源變壓器、儀器外殼、電纜芯下部插頭、數(shù)字取心測(cè)井儀電路板、儀器骨架、上部插座支架、彈簧、電纜芯上部插座組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字取心測(cè)井儀，其特征是所述的數(shù)字取心測(cè)井儀電路板包括電源電路、數(shù)字電路、測(cè)量電路、選發(fā)電路組成，其中數(shù)字電路包括單片機(jī)、通訊變壓器、信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)放大整形電路、編碼/譯碼電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、溫度傳感器、多路開關(guān)、程控放大、A/D轉(zhuǎn)換及控制鎖存組成；選發(fā)電路包括整流濾波電路、點(diǎn)火電源繼電器安全開關(guān)、測(cè)試控制繼電器安全開關(guān)、輔助開關(guān)、藥餅開關(guān)、取樣電阻、多路串行控制電路組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的數(shù)字取心測(cè)井儀，其特征是所述的電纜芯下部連接短接由電纜芯插座、活動(dòng)螺紋套、連接短接、連接接頭、電纜承壓芯插座、電纜芯承壓插頭、電纜芯插座支架、彈簧、定位銷組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字取心測(cè)井儀，適合爆炸擊取式取心作業(yè)。具體方案是包括取心槍、電纜芯下部連接短接、電路總成、上部連接短接、和由測(cè)井馬龍頭、電極電纜、電極環(huán)、魚雷組成的電纜電極系組成。所述的電路總成包括電源變壓器、儀器外殼、電纜芯下部插頭、數(shù)字取心測(cè)井儀電路板、儀器骨架、上部插座支架、彈簧、電纜芯上部插座組成。電路板電子線路由電源電路、數(shù)字電路、測(cè)量電路和選發(fā)電路等組成。數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)通訊、采集和控制；測(cè)量電路用于自然電位及電極測(cè)量；選發(fā)電路用于藥餅選通、測(cè)試和點(diǎn)火。選發(fā)電路設(shè)計(jì)采用3級(jí)安全控制，增加可靠性，減少了電路失效的問題。機(jī)械連接采用快速連接方式，電路連接采用37電纜芯插頭、插座連接方式，操作方便可靠。
文檔編號(hào)E21B49/00GK1786414SQ20051004402
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月7日
發(fā)明者任勇, 陳序三, 劉波, 李明華, 梁武強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局測(cè)井公司