專利名稱：用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種信號傳輸設(shè)備，且特別是有關(guān)于一種用于煤層氣井的信號傳輸設(shè)備。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)測井在石油煤炭開發(fā)中發(fā)揮著重要作用，在生產(chǎn)測進(jìn)系統(tǒng)中，地面設(shè)備一般利用單芯測井電纜作為傳輸通道，從而對井下儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程供電、信息采集和控制，從而獲得多種復(fù)雜的井眼信息作為合理開發(fā)的依據(jù)。當(dāng)前的現(xiàn)有技術(shù)中，在生產(chǎn)測井領(lǐng)域，利用一到兩個(gè)芯片對井下儀器測得的信號進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)主要依靠常規(guī)的單芯測井電纜實(shí)現(xiàn)地面系統(tǒng)和井下儀器間的傳輸。然而，由于受傳輸介質(zhì)、設(shè)計(jì)思想、制造工藝和井下高溫、高壓、井口動力設(shè)備干擾等惡劣環(huán)境的影響，數(shù)據(jù)傳輸過程中容易受信號衰減、失真、電磁干擾等問題困擾。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的芯片價(jià)格較貴，導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其信號傳輸穩(wěn)定、成本較低。本實(shí)用新型提出一種用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，該設(shè)備包括通過電纜電性連接的地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)。該地面系統(tǒng)包括電源、第一三極管、第二三極管、若干電阻，及信號處理終端，該電源為該地面系統(tǒng)及該井下系統(tǒng)提供工作電壓。該井下系統(tǒng)包括二極管、電容、電壓轉(zhuǎn)換電路、第三三極管、若干電阻、信號處理電路以及傳感器，該傳感器將測得信息通過該信號處理電路處理后，以高低電平的形式輸出，該第一至第三三極管會因信號處理電路輸出電平的高低變化而導(dǎo)通或截止。當(dāng)信號處理電路輸出一高電平，信號處理終端的輸入端電壓為低電平；當(dāng)信號處理電路輸出一低電平，信號處理終端的輸入端電壓為高電平。優(yōu)選地，該電纜為單芯同軸電纜。優(yōu)選地，該信號處理終端輸入電平的高低狀態(tài)受該第一至第三三極管的導(dǎo)通或截止影響，該信號處理電路輸出一高電平時(shí)，第一至第三三極管導(dǎo)通，信號處理終端輸入端電壓為低電平；該信號處理電路輸出一低電平時(shí)，第一至第三三極管截止，信號處理終端輸入端電壓為高電平。優(yōu)選地，該地面系統(tǒng)的若干電阻包括第一至第五電阻，該電源一端接地，另一端輸出一工作電壓至第一電阻，且第一電阻通過電纜連接至井下系統(tǒng)，第一電阻的兩端分別連接至第一三極管的發(fā)射極和基極，第一三極管的集電極與用于分壓的第二及第三電阻連接后接地，第四電阻一端連接至第二及第三電阻之間，另一端連接至第二三極管的基極；第二三極管的發(fā)射極接地，集電極連接至第五電阻，第五電阻連接至與信號處理電路輸出的高電平大小相等的電壓，信號處理終端連接至第二三極管的集電極與第五電阻之間。
3[0009]優(yōu)選地，該第一三極管為PNP三極管，第二及第三三極管為NPN型三極管。優(yōu)選地，該第一三極管作為一電流感應(yīng)器，其利用發(fā)射極和基極之間的電壓差，來控制其發(fā)射極和集電極之間的通斷。優(yōu)選地，該二極管的陽極通過電纜連接至地面系統(tǒng)中的第一電阻，陰極分別連接至電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和電容的陽極，電容的陰極接地；該二級管在工作時(shí)導(dǎo)通。該電壓轉(zhuǎn)換電路將通過二極管輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適合信號處理電路的電壓，并把該轉(zhuǎn)換后的電壓輸入至信號處理電路，且電壓轉(zhuǎn)換電路還有一端接地。優(yōu)選地，該井下系統(tǒng)的若干電阻包括第六至第八電阻，該信號處理電路的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，信號處理電路的輸出端與用于分壓的第七及第八電阻串聯(lián)后接地，信號處理電路還有一端接地。優(yōu)選地，該第六電阻一端連接至二極管的陽極，另一端連接至第三三極管的集電極，第三三極管的發(fā)射極接地，第三三極管的基極連接至第七電阻和第八電阻之間。優(yōu)選地，該信號處理終端為一信號報(bào)警器、顯示器或是信號處理裝置。本實(shí)用新型的信號傳輸設(shè)備通過將在井下檢測后的數(shù)據(jù)直接通過電流調(diào)整，動態(tài)負(fù)載反饋至地面，信號不會失真，因此，信號傳輸穩(wěn)定性好。同時(shí)，本實(shí)用新型采用的電子元件均成本較低，且電路結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了設(shè)備的成本。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的信號傳輸設(shè)備的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型針對以上所述傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題，提出一種信號傳輸穩(wěn)定、成本較低的信號傳輸設(shè)備，該設(shè)備用于煤層氣井的信號檢測。請參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的信號傳輸設(shè)備的電路示意圖。本實(shí)施例中，信號傳輸設(shè)備100包括地面系統(tǒng)10 和井下系統(tǒng)20，地面系統(tǒng)10和井下系統(tǒng)20通過電纜30電性連接，以從地面系統(tǒng)10供應(yīng)電壓至井下系統(tǒng)20，并從井下系統(tǒng)20將從井下測得的信號傳輸至地面系統(tǒng)10。該電纜30為單芯同軸電纜，其長度可達(dá)到4000米以上。具體地，地面系統(tǒng)10包括電源P1、由三極管Ql、Q2及電阻Rl R5構(gòu)成的電路，以及信號處理終端U2。其中，電源Pl用于供應(yīng)工作電壓，在本實(shí)施例中，該工作電壓為MV。 地面系統(tǒng)10的具體電路連接關(guān)系詳述如下。電源Pl —端接地，另一端輸出+24V電壓至電阻R1，且電阻Rl通過電纜30連接至井下系統(tǒng)20。在地面系統(tǒng)10中，電阻Rl的兩端分別具有G、K兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，G點(diǎn)連接至三極管Ql的發(fā)射極和基極。三極管Ql的集電極與分壓電阻R2及R3連接，電阻R3接地。其中，電阻R2和R3之間具有一節(jié)點(diǎn)C，三極管Ql的集電極與電阻R2之間具有一節(jié)點(diǎn)D。電阻R4 —端連接至電阻R2和R3之間的節(jié)點(diǎn)C，另一端進(jìn)一步連接至三極管Q2的基極。三極管Q2的發(fā)射極接地，集電極連接至電阻R5。電阻R5還連接至一 5V的電壓。三極管Q2的集電極與電阻R5之間具有一節(jié)點(diǎn)B，信號處理終端U2連接至該節(jié)點(diǎn)B。在本實(shí)施例中，較佳情況下，三極管Ql為PNP三極管，三極管Q2為NPN型三極管。 電阻Rl的阻值為35 Ω，電阻R2的阻值為19Κ Ω，電阻R3的阻值為漲Ω，電阻R5的阻值為 10ΚΩ。其中，三極管Ql在本電路中作為一電流感應(yīng)器，其利用G、K兩點(diǎn)之間的電壓差，來控制發(fā)射極和集電極之間的通斷(即，G、D兩點(diǎn)間的通斷)。電阻Rl兩端G、K兩點(diǎn)之間的電壓差是由MV電源線上的電流I形成，該電流I即為流經(jīng)電阻Rl的電流。信號處理終端U2 可為一信號報(bào)警器、顯示器或是一部信號處理裝置⑶卩計(jì)算機(jī)、中央處理器等)。井下系統(tǒng)20包括二極管D1、電容Cl、電壓轉(zhuǎn)換電路Ul、三極管Q3、電阻R7 R8、信號處理電路U3以及負(fù)載L。其中，三極管Q3為一 NPN型三極管。二極管Dl的陽極通過電纜30連接至地面系統(tǒng)10中的電阻R1，二極管Dl的陰極分別連接至電壓轉(zhuǎn)換電路Ul的輸入端和電容Cl的陽極。電容Cl的陰極接地。電壓轉(zhuǎn)換電路Ul通過二極管Dl輸入一+24V 的電壓，并將該電壓轉(zhuǎn)換為+5V，轉(zhuǎn)換后的+5V電壓輸入信號處理電路U3。S卩，電壓轉(zhuǎn)換電路Ul的輸入端與二極管Dl電性連接，輸出端與信號處理電路U3電性連接，且電壓轉(zhuǎn)換電路Ul還具有一接地端。信號處理電路U3的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換電路Ul的輸出端相連，輸出端與分壓電阻 R7、R8串聯(lián)，且電阻R8接地。信號處理電路U3還具有一接地端。其中，信號處理電路U3的輸出端和電阻R7之間具有一節(jié)點(diǎn)A，電阻R7與電阻R8之間具有一節(jié)點(diǎn)H。二極管Dl的陽極具有一節(jié)點(diǎn)F，電阻R6 —端連接至F點(diǎn)，另一端連接至三極管Q3 的集電極，三極管Q3的發(fā)射極接地，三極管Q3的基極連接至電阻R7和電阻R8之間的節(jié)點(diǎn) H。此外，三極管Q3的集電極和電阻R6之間具有一節(jié)點(diǎn)E。此外，電壓轉(zhuǎn)換電路Ul輸出的+5V電壓還供應(yīng)給負(fù)載L使用，該負(fù)載L在本實(shí)施例中包括一傳感器(圖未示)。該傳感器用于感測井下的溫度、濕度、氣壓等環(huán)境參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)，并將測得信息通過信號處理電路U3處理后，以高低電平的形式輸出。本實(shí)施例中，從F點(diǎn)分出兩個(gè)支路，即二極管Dl所在支路和電阻R6所在支路，其中，流經(jīng)二極管Dl的電流為I1，流經(jīng)電阻R6的電流為12，顯然，I=Ii+I2，I為流經(jīng)電阻Rl的電流。以上是本實(shí)用新型所述的信號傳輸設(shè)備100的電路介紹，下面將介紹其工作過程的原理。電源Pl提供一 +24V電壓，則二級管Dl導(dǎo)通，經(jīng)過二極管Dl、電容Cl，得到一個(gè)單向穩(wěn)定的電流Ii。同時(shí)，經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路U1，轉(zhuǎn)換輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓(+5V)，該電壓輸出供信號處理電路U3、負(fù)載L (傳感器)使用。當(dāng)傳感器感測一參數(shù)，并將測得信息通過信號處理電路U3處理后，以高低電平的形式輸出。當(dāng)信號處理電路U3處理該參數(shù)并輸出高電平(如+5V)時(shí)，即，A點(diǎn)電壓為高電平時(shí)，該高電平經(jīng)電阻R7、R8分壓后，電阻R7和R8之間的H點(diǎn)電壓高于三極管Q3的集電極對地電壓，驅(qū)動三極管Q3導(dǎo)通。在本實(shí)施例中，電阻R7和R8之間的H點(diǎn)電壓例如為0. 7V, 三極管Q3集電極對地飽和電壓約為0. 2V。由此，電阻R6兩端的F、E點(diǎn)之間有電流流過， 即I2= (UF— Ue) /R6，其中，Uf為F點(diǎn)的電壓，Ue為E點(diǎn)的電壓。同時(shí)，當(dāng)信號處理電路U3輸出端A點(diǎn)電壓為高電平(如+5V)時(shí)，1=1廣12，當(dāng) I*R1彡0. 7V，三極管Ql導(dǎo)通，G、D兩點(diǎn)之間的飽和電壓差約為0. 2V。C點(diǎn)電壓為UD*R3/ (R2+R3)，其中，Ud為D點(diǎn)的電壓。如果C點(diǎn)的電壓高于0. 7V，則三極管Q2導(dǎo)通，三極管Q2集電極對地飽和電壓約為0. 2V，此時(shí)，B點(diǎn)電壓為0V。當(dāng)信號處理電路U3輸出端A點(diǎn)為低電平(OV)時(shí)，三極管Q3截止，即12=0，I=I1, 如果I1^Rl < 0. 7V，則三極管Ql截止，C點(diǎn)電壓0V,導(dǎo)致三極管Q2截止，則B點(diǎn)電壓為5V。綜上所述，當(dāng)信號處理電路U3輸出端A點(diǎn)電壓為高電平，信號處理終端U2的輸入端B點(diǎn)電壓為低電平(0V)，反之，當(dāng)信號處理電路U3輸出端A點(diǎn)電壓為低電平，信號處理終端U2的輸入端B點(diǎn)電壓為高電平(+5V)。由此，實(shí)現(xiàn)A點(diǎn)信號向B點(diǎn)的傳播過程。綜上所述，本實(shí)用新型的信號傳輸設(shè)備通過將在井下檢測后的數(shù)據(jù)直接通過電流調(diào)整，動態(tài)負(fù)載反饋至地面，信號不會失真，因此，信號傳輸穩(wěn)定性好。同時(shí)，本實(shí)用新型采用的電子元件均成本較低，且電路結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了設(shè)備的成本。以上所述，僅是本實(shí)用新型的實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，用于煤層氣井探測信號，該信號傳輸設(shè)備包括地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)，該地面系統(tǒng)和該井下系統(tǒng)通過電纜電性連接，其特征在于該地面系統(tǒng)包括電源、第一三極管、第二三極管、若干電阻，及信號處理終端，該電源為該地面系統(tǒng)及該井下系統(tǒng)提供工作電壓；該井下系統(tǒng)包括二極管、電容、電壓轉(zhuǎn)換電路、第三三極管、若干電阻、信號處理電路以及傳感器，該傳感器將測得信息通過該信號處理電路處理后，以高低電平的形式輸出，該第一至第三三極管會因信號處理電路輸出電平的高低變化而導(dǎo)通或截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該電纜為單芯同軸電纜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該信號處理終端輸入電平的高低狀態(tài)受該第一至第三三極管的導(dǎo)通或截止影響，該信號處理電路輸出一高電平時(shí)，第一至第三三極管導(dǎo)通，信號處理終端輸入端電壓為低電平；該信號處理電路輸出一低電平時(shí)，第一至第三三極管截止，信號處理終端輸入端電壓為高電平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該地面系統(tǒng)的若干電阻包括第一至第五電阻，該電源一端接地，另一端輸出一工作電壓至第一電阻，且第一電阻通過電纜連接至井下系統(tǒng)，第一電阻的兩端分別連接至第一三極管的發(fā)射極和基極，第一三極管的集電極與用于分壓的第二及第三電阻連接后接地，第四電阻一端連接至第二及第三電阻之間，另一端連接至第二三極管的基極；第二三極管的發(fā)射極接地，集電極連接至第五電阻，第五電阻連接至與信號處理電路輸出的高電平大小相等的電壓，信號處理終端連接至第二三極管的集電極與第五電阻之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該第一三極管為PNP三極管，第二及第三三極管為NPN型三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該第一三極管作為一電流感應(yīng)器，其利用發(fā)射極和基極之間的電壓差，來控制其發(fā)射極和集電極之間的通斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該二極管的陽極通過電纜連接至地面系統(tǒng)中的第一電阻，陰極分別連接至電壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和電容的陽極，電容的陰極接地；該二級管在工作時(shí)導(dǎo)通；該電壓轉(zhuǎn)換電路將通過二極管輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適合信號處理電路的電壓，并把該轉(zhuǎn)換后的電壓輸入至信號處理電路，且電壓轉(zhuǎn)換電路還有一端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該井下系統(tǒng)的若干電阻包括第六至第八電阻，該信號處理電路的輸入端與電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端相連，信號處理電路的輸出端與用于分壓的第七及第八電阻串聯(lián)后接地，信號處理電路還有一端接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該第六電阻一端連接至二極管的陽極，另一端連接至第三三極管的集電極，第三三極管的發(fā)射極接地，第三三極管的基極連接至第七電阻和第八電阻之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其特征在于，該信號處理終端為一信號報(bào)警器、顯示器或是信號處理裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種用于煤層氣井探測信號的信號傳輸設(shè)備，其成本低，信號傳輸穩(wěn)定。該設(shè)備包括通過電纜電性連接的地面系統(tǒng)和井下系統(tǒng)。該地面系統(tǒng)包括電源、第一三極管、第二三極管、若干電阻，及信號處理終端，該電源為該地面系統(tǒng)及該井下系統(tǒng)提供工作電壓。該井下系統(tǒng)包括二極管、電容、電壓轉(zhuǎn)換電路、第三三極管、若干電阻、信號處理電路以及傳感器，該傳感器將測得信息通過該信號處理電路處理后，以高低電平的形式輸出，該第一至第三三極管會因信號處理電路輸出電平的高低變化而導(dǎo)通或截止。當(dāng)信號處理電路輸出一高電平，信號處理終端的輸入端電壓為低電平；當(dāng)信號處理電路輸出一低電平，信號處理終端的輸入端電壓為高電平。
文檔編號E21B47/12GK201953377SQ20102066119
公開日2011年8月31日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者臧偉 申請人:常州凱銳自動化控制設(shè)備有限公司, 臧偉