專利名稱：存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田測(cè)井裝置，特別涉及存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深裝置。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)式測(cè)井儀器的種類很多，如存儲(chǔ)式壓力測(cè)井儀、存儲(chǔ)式井溫測(cè)井儀，儲(chǔ)存式伽瑪測(cè)井儀等，這些存儲(chǔ)式測(cè)井儀都是利用井下儀，來測(cè)量油(或水)井內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，如壓力、溫度、伽瑪射線等，但這些儀器都存在測(cè)試數(shù)據(jù)無對(duì)應(yīng)的深度坐標(biāo)的問題，這也是存儲(chǔ)式測(cè)井技術(shù)多年來沒有得到進(jìn)一步發(fā)展的根本原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀，它可以解決存儲(chǔ)式測(cè)井的深度坐標(biāo)問題，讓各種井下儀測(cè)量的信號(hào)數(shù)據(jù)與井深坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)；為存儲(chǔ)式測(cè)井資料的定量解釋提供了根本依據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀，其特征在于該計(jì)深儀由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計(jì)數(shù)電路、微處理器、存儲(chǔ)器和判向邏輯電路組成；位移傳感器由定滑輪和光電編碼器組成，光電編碼器的轉(zhuǎn)軸與定滑輪的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接；判向邏輯電路的結(jié)構(gòu)為異或門U14B的輸出端與反向器U9F的輸入端連接，反向器U9F的輸出端與微處理器U1的中斷請(qǐng)求端INT1連接，異或門U14B的一個(gè)輸入端與微處理器U1的輸入/輸出端P16連接，異或門U14B的另一個(gè)輸入端連接觸發(fā)器IC20的輸出端Q；防抖電路的結(jié)構(gòu)為光電編碼器U2的一個(gè)輸出端A經(jīng)過反向器IC12連接施密特觸發(fā)器IC11的引腳1；光電編碼器U2的另一個(gè)輸出端B經(jīng)過反相器IC13連接施密特觸發(fā)器IC11的引腳5；施密特觸發(fā)器IC11的引腳2、引腳3都經(jīng)過電容C9、電阻R51接地電位，施密特觸發(fā)器IC11的引腳4經(jīng)過電容C10、電阻R52接地電位，或門IC14的一個(gè)輸入端連接在電容C9、電阻R51之間的接點(diǎn)上；或門IC14的另一個(gè)輸入端連接在電容C10、電阻R52之間的接點(diǎn)上；或門IC14的輸出端連接觸發(fā)器IC22的時(shí)鐘端CLK1，施密特觸發(fā)器IC11的引腳4連接觸發(fā)器IC21的觸發(fā)端2D；施密特觸發(fā)器IC11的引腳6、引腳9都經(jīng)過電容C7、電阻R54接地電位；施密特觸發(fā)器IC11的引腳8經(jīng)過電容C8、電阻R53接地電位；或門IC15的一個(gè)輸入端連接在電容C7、電阻R54之間的接點(diǎn)上；或門IC15的另一個(gè)輸入端連接在電容C8、電阻R53之間的接點(diǎn)上；施密特觸發(fā)器IC11的引腳8連接觸發(fā)器IC22的觸發(fā)端D1；或門IC15的輸出端與觸發(fā)器IC21的時(shí)鐘信號(hào)端CLK2連接；判向電路由觸發(fā)器IC20構(gòu)成，觸發(fā)器IC20的觸發(fā)端D1與觸發(fā)器IC22的輸出端Q連接，觸發(fā)器IC20的時(shí)鐘端CLK1與觸發(fā)器IC21的輸出端Q連接，觸發(fā)器IC20的輸出端Q與微處理器U1的輸入/輸出端P17連接；倍頻計(jì)數(shù)電路由異或門IC23、計(jì)數(shù)器IC24、反相器IC19構(gòu)成，異或門IC23的一個(gè)輸入端A1與觸發(fā)器IC22的輸出端Q連接，異或門IC23的另一個(gè)輸入端B1與觸發(fā)器IC21的輸出端Q連接；計(jì)數(shù)器IC24的加減計(jì)數(shù)端U//D與觸發(fā)器IC20的輸出端Q連接；計(jì)數(shù)器IC24的時(shí)鐘端CLK連接異或門IC23的輸出端Y1；計(jì)數(shù)器IC24的輸出端Q1經(jīng)過反相器IC19與微處理器U1的計(jì)數(shù)器端T1連接；微處理器U1的輸入/輸出端P10、P11分別與存儲(chǔ)器IC2的串行輸入/輸出端SDA、串行時(shí)鐘端SCL連接。
本實(shí)用新型有以下積極有益效果本存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀(以下簡(jiǎn)稱為地面儀)，包括計(jì)深滑輪、光電編碼器和數(shù)據(jù)采集部分。井下儀在地面經(jīng)設(shè)置后，與地面儀同步定時(shí)工作，井下儀通過非電纜(如鋼絲或鋼絲繩等)吊掛下井采集井下(如伽瑪，溫度，壓力等)數(shù)據(jù)；地面儀以時(shí)間同步為基準(zhǔn)，定時(shí)采集井下儀的位移數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，完成測(cè)量后，將井下儀從井中取出與地面儀對(duì)接回放，將井下儀采集的數(shù)據(jù)與地面儀同步采集的井下儀位移數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，輸出曲線(如伽瑪—深度曲線，溫度—深度曲線，壓力—深度曲線等)，解決了存儲(chǔ)式測(cè)井的深度坐標(biāo)問題，讓各種存儲(chǔ)式井下儀測(cè)量的數(shù)據(jù)與井深坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)；使存儲(chǔ)式測(cè)井資料從定性解釋邁上了定量解釋的臺(tái)階；為存儲(chǔ)式測(cè)井技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。


圖1是本實(shí)用新型一實(shí)例的電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型微處理器的軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型的計(jì)深儀，它由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計(jì)數(shù)電路、微處理器、存儲(chǔ)器和判向邏輯電路組成。微處理器在軟件程序控制下，自動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判向和采集并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。
位移傳感器由定滑輪和光電編碼器組成。定滑輪(如周長為0.5m)安裝在地面絞車滾筒支架上。滾筒上纏繞著用來吊掛井下儀的非電纜(如鋼絲)牽引物，牽引物一端固定在滾筒上，另一端在繞過定滑輪后用來吊掛井下儀。這樣，在滾筒帶動(dòng)下，上提或下放井下儀器時(shí)，由于牽引物與定滑輪之間的靜摩擦而保持同步運(yùn)動(dòng)，由此實(shí)現(xiàn)了定滑輪把牽引物的線位移轉(zhuǎn)化為角位移的功能。
光電編碼器U2是把角位移轉(zhuǎn)化為一定數(shù)量電脈沖輸出的一種定型產(chǎn)品。市場(chǎng)上型號(hào)有多種(如ZG70)。其原理是在其轉(zhuǎn)軸上固定著一個(gè)封裝的盤片，上面均勻分布著能透光的小孔，在盤片一側(cè)有發(fā)光管，另一側(cè)有接收管。當(dāng)盤片隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接收管上就會(huì)接收到從盤片上小孔透過的一束光脈沖，光脈沖經(jīng)電路轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓脈沖輸出，從而實(shí)現(xiàn)了光電編碼器把角位移轉(zhuǎn)化為電脈沖輸出的功能。為了區(qū)別光電編碼的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，一般有相位差為90°的兩組電壓脈沖輸出(A組和B組)。把光電編碼器的轉(zhuǎn)軸與定滑輪的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，就實(shí)現(xiàn)了井下儀上提或下放的位移對(duì)應(yīng)光電編碼器的電壓脈沖輸出。
本實(shí)用新型的電路芯片說明存儲(chǔ)器IC2可以采用24LC256型號(hào)的集成電路，24LC256是一種32K×8串行電可擦除PROM。
微處理器U1可以采用89C55型號(hào)的集成電路，89C55是一種與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容的8K電可擦除E2PROM的微處理器。
計(jì)數(shù)器IC24可以采用74LS169型號(hào)的集成電路。
施密特觸發(fā)器IC11可以采用74LS14型號(hào)的集成電路，74LS14是六反相施密特觸發(fā)器。
或門IC14、IC15可以采用74LS32型號(hào)的集成電路，74LS32是兩輸入端或門邏輯電路。
觸發(fā)器IC21、IC22、IC20可以采用74LS74型號(hào)的集成電路，74LS74是雙D觸發(fā)器。
異或門IC23、U14B可以采用74LS86型號(hào)的集成電路，74LS86是2輸入端的四異或門電路。
反相器IC12、IC13、IC19、U9F可以采用74LS04型號(hào)的集成電路，74LS04是6反相器。
光電編碼器U2可以采用ZG70型號(hào)的市售標(biāo)準(zhǔn)件，ZG70是對(duì)角位移進(jìn)行光電編碼A、B兩相輸出的組件。
本實(shí)用新型的電路原理如下倍頻計(jì)數(shù)電路由異或門IC23、計(jì)數(shù)器IC24和反相器IC19組成。異或門IC23完成對(duì)信號(hào)的倍頻，提高整體的分辨率；計(jì)數(shù)器IC24用來實(shí)現(xiàn)連續(xù)加、減反復(fù)跳變計(jì)數(shù)；反相器IC19是完成計(jì)數(shù)脈沖極性轉(zhuǎn)換。
防抖電路主要是剔除由于光電編碼器U2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生的干擾信號(hào)。由光電編碼器U2輸出的A、B兩組信號(hào)，若規(guī)定光電編碼正轉(zhuǎn)時(shí)，輸出A相超前B相，經(jīng)反相器IC12和反相器IC13整形后進(jìn)入施密特觸發(fā)器IC11，IC11主要用來實(shí)現(xiàn)倒相；電容C9和電阻R51，電阻C10和電阻R52，電容C7和電阻R54，電容C8和電阻R53分別組成微分電路，提取方波的上升沿和下降沿，經(jīng)或門IC14、IC15后送入IC22和IC21。IC22和IC21是D觸發(fā)器。
判相電路用來產(chǎn)生判相(判斷光電編碼器正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的方向)電平。IC20是D觸發(fā)器，在光電編碼器正轉(zhuǎn)(A相超前B相)時(shí)，則IC20的輸出為低電平，在光電編碼器反轉(zhuǎn)(B相超前A相)時(shí)，IC20的輸出為高電平。IC20的輸出電平引至微處理器U1一個(gè)輸入/輸出端口P17(8腳)，在軟件程序控制下微處理器U1根據(jù)P17的電平來判斷采樣值的正或負(fù)。
判向邏輯電路由異或門U14B(74LS86)和非門U9F(74LS04)組成，用來監(jiān)測(cè)光電編碼器U2在微處理器U1一個(gè)采樣周期(如0.6S)內(nèi)的方向改變。該電路輸出接至微處理器U1的中斷請(qǐng)求端INT1(13腳)。異或門U14B的輸入端(1腳)的輸入信號(hào)是判相電路IC20的輸出信號(hào)。U14B的另一輸入端(2腳)的信號(hào)來自微處理器U1的另一個(gè)輸入/輸出端口P16(7腳)，工作時(shí)微處理器U1首先依據(jù)IC20的輸出即U1的8腳的電平來設(shè)置U1的7腳的電平，這樣，由于異或門U14B的兩個(gè)輸入腳電平相同，故輸出低電平，經(jīng)U9F倒相后是高電平，微處理器U1的INT1是低電平有效，故不引起中斷。當(dāng)光電編碼器U2轉(zhuǎn)向改變時(shí)，IC20的輸出就會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致異或門U14B的兩個(gè)輸入端電平不同，從而引起微處理器U1的中斷。在微處理器U1的中斷處理程序里，保存光電編碼器U2轉(zhuǎn)向改變前的采樣值，同時(shí)按U1的輸入/輸出端口P17的電平設(shè)置P16的電平，以監(jiān)測(cè)光電編碼器U2轉(zhuǎn)向的下次改變。
倍頻計(jì)數(shù)電路為了提高計(jì)深電路的分辨率，使用異或門IC23(型號(hào)為74LS86)來對(duì)計(jì)數(shù)脈沖倍頻，經(jīng)計(jì)數(shù)器IC24(74LS169)進(jìn)行硬件“去抖”后，計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)入微處理器U1的計(jì)數(shù)器T1(U1的15腳)。
存儲(chǔ)器IC2(型號(hào)為24LC256)微處理器U1用輸入/輸出端口P10(1腳)和P11(2腳)兩條線分別與存儲(chǔ)器IC2的串行輸入/輸出端口SDA(5腳)和串行時(shí)鐘端SCL(6腳)相連，以串行方式傳遞數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)器IC2進(jìn)行讀寫，完成采樣數(shù)據(jù)的存取。
首先在地面，本實(shí)用新型的計(jì)深儀通過微處理器U1的串行口(如10腳RXD和11腳TXD)與井下儀聯(lián)機(jī)通訊。井下儀可以是存儲(chǔ)式伽瑪測(cè)井儀，或存儲(chǔ)式井溫測(cè)井儀，或存儲(chǔ)式壓力測(cè)井儀，或存儲(chǔ)式伽瑪—井溫測(cè)井儀，或存儲(chǔ)式伽瑪、井溫、壓力組合測(cè)井儀等，與計(jì)深儀同步啟動(dòng)定時(shí)器(如T0)工作，然后計(jì)深儀與井下儀分離，井下儀采用非電纜(如鋼絲)吊掛下井。由于計(jì)深儀與井下儀是同步啟動(dòng)定時(shí)器工作，且定時(shí)器的定時(shí)周期相同(如0.6S)，這樣，按照時(shí)間的順序，計(jì)深儀每一個(gè)定時(shí)周期所采集的井下儀位移值就一一對(duì)應(yīng)那一時(shí)刻井下儀所在地層深度的采樣值(如伽瑪值、井溫值、壓力值等)。
測(cè)試完成后，將井下儀從井中取出，與本實(shí)用新型計(jì)深儀對(duì)接，通過串行口(如U1的10腳RXD和11腳TXD)聯(lián)機(jī)通訊，轉(zhuǎn)存井下儀的采樣值，使之與計(jì)深儀的位移值對(duì)應(yīng)，最后輸出曲線(如伽瑪—深度曲線，井溫—深度曲線，壓力—深度曲線等)，從而實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)式測(cè)井的計(jì)深。
權(quán)利要求1.一種存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀，其特征在于該計(jì)深儀由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計(jì)數(shù)電路、微處理器、存儲(chǔ)器和判向邏輯電路組成；位移傳感器由定滑輪和光電編碼器組成，光電編碼器的轉(zhuǎn)軸與定滑輪的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接；判向邏輯電路的結(jié)構(gòu)為異或門(U14B)的輸出端與反向器(U9F)的輸入端連接，反向器(U9F)的輸出端與微處理器(U1)的中斷請(qǐng)求端(INT1)連接，異或門(U14B)的一個(gè)輸入端與微處理器(U1)的輸入/輸出端(P16)連接，異或門(U14B)的另一個(gè)輸入端連接觸發(fā)器(IC20)的輸出端(Q)；防斗電路的結(jié)構(gòu)為光電編碼器(U2)的一個(gè)輸出端(A)經(jīng)過反向器(IC12)連接施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳1；光電編碼器(U2)的另一個(gè)輸出端(B)經(jīng)過反相器(IC13)連接施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳5；施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳2、引腳3都經(jīng)過電容(C9)、電阻(R51)接地電位，施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳4經(jīng)過電容(C10)、電阻(R52)接地電位，或門(IC14)的一個(gè)輸入端連接在電容(C9)、電阻(R51)之間的接點(diǎn)上；或門(IC14)的另一個(gè)輸入端連接在電容(C10)、電阻(R52)之間的接點(diǎn)上；或門(IC14)的輸出端連接觸發(fā)器(IC22)的時(shí)鐘端(CLK1)，施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳4連接觸發(fā)器(IC21)的觸發(fā)端(2D)；施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳6、引腳9都經(jīng)過電容(C7)、電阻(R54)接地電位；施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳8經(jīng)過電容(C8)、電阻(R53)接地電位；或門(IC15)的一個(gè)輸入端連接在電容(C7)、電阻(R54)之間的接點(diǎn)上；或門(IC15)的另一個(gè)輸入端連接在電容(C8)、電阻(R53)之間的接點(diǎn)上；施密特觸發(fā)器(IC11)的引腳8連接觸發(fā)器(IC22)的觸發(fā)端(D1)；或門(IC15)的輸出端與觸發(fā)器(IC21)的時(shí)鐘信號(hào)端(CLK2)連接；判向電路由觸發(fā)器(IC20)構(gòu)成，觸發(fā)器(IC20)的觸發(fā)端(D1)與觸發(fā)器(IC22)的輸出端(Q)連接，觸發(fā)器(IC20)的時(shí)鐘端(CLK1)與觸發(fā)器(IC21)的輸出端(Q)連接，觸發(fā)器(IC20)的輸出端(Q)與微處理器(U1)的輸入/輸出端(P17)連接；倍頻計(jì)數(shù)電路由異或門(IC23)、計(jì)數(shù)器(IC24)、反相器(IC19)構(gòu)成，異或門(IC23)的一個(gè)輸入端(A1)與觸發(fā)器(IC22)的輸出端(Q)連接，異或門(IC23)的另一個(gè)輸入端(B1)與觸發(fā)器(IC21)的輸出端(Q)連接；計(jì)數(shù)器(IC24)的加減計(jì)數(shù)端(U//D)與觸發(fā)器(IC20)的輸出端(Q)連接；計(jì)數(shù)器(IC24)的時(shí)鐘端(CLK)連接異或門(IC23)的輸出端(Y1)；計(jì)數(shù)器(IC24)的輸出端(Q1)經(jīng)過反相器(IC19)與微處理器(U1)的計(jì)數(shù)器端(T1)連接；微處理器(U1)的輸入/輸出端(P10)、(P11)分別與存儲(chǔ)器(IC2)的串行輸入/輸出端(SDA)、串行時(shí)鐘端(SCL)連接。
專利摘要一種存儲(chǔ)式測(cè)井計(jì)深儀，由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計(jì)數(shù)電路、微處理器、存儲(chǔ)器、判向邏輯電路組成；位移傳感器由定滑輪和光電編碼器組成，光電編碼器的轉(zhuǎn)軸與定滑輪的轉(zhuǎn)軸聯(lián)接；防抖電路由反相器(IC12)、(IC13)、施密特觸發(fā)器(IC11)、或門(IC14)、(IC15)、觸發(fā)器(IC21)、(IC22)及阻容元件構(gòu)成，判向電路由觸發(fā)器(IC20)構(gòu)成，倍頻計(jì)數(shù)電路由異或門(IC23)、計(jì)數(shù)器(IC24)、反相器(IC19)構(gòu)成，微處理器由單片機(jī)89C55構(gòu)成、存儲(chǔ)器由24LC256型號(hào)的PROM構(gòu)成、判向邏輯電路由異或門(U14B)和反相器(U9F)構(gòu)成，本實(shí)用新型可以解決存儲(chǔ)式測(cè)井的深度坐標(biāo)問題，讓各種存儲(chǔ)式井下儀測(cè)量的信號(hào)數(shù)據(jù)與井深坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng)；為存儲(chǔ)式測(cè)井資料的定量解釋提供了根本依據(jù)。
文檔編號(hào)E21B47/04GK2775302SQ20052000519
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月3日
發(fā)明者陳吉新, 孫建民, 曹世斌 申請(qǐng)人:鄭蓮榮, 陳吉新