存儲式測井計深儀的製作方法

2023-05-10 12:22:11 1

專利名稱：存儲式測井計深儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田測井裝置，特別涉及存儲式測井計深裝置。
背景技術：
存儲式測井儀器的種類很多，如存儲式壓力測井儀、存儲式井溫測井儀，儲存式伽瑪測井儀等，這些存儲式測井儀都是利用井下儀，來測量油(或水)井內的各種數據，如壓力、溫度、伽瑪射線等，但這些儀器都存在測試數據無對應的深度坐標的問題，這也是存儲式測井技術多年來沒有得到進一步發展的根本原因之一。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種存儲式測井計深儀，它可以解決存儲式測井的深度坐標問題，讓各種井下儀測量的信號數據與井深坐標相關聯；為存儲式測井資料的定量解釋提供了根本依據。
為實現上述目的，本實用新型採用以下技術方案一種存儲式測井計深儀，其特徵在於該計深儀由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計數電路、微處理器、存儲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，光電編碼器的轉軸與定滑輪的轉軸聯接；判向邏輯電路的結構為異或門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的中斷請求端INT1連接，異或門U14B的一個輸入端與微處理器U1的輸入/輸出端P16連接，異或門U14B的另一個輸入端連接觸發器IC20的輸出端Q；防抖電路的結構為光電編碼器U2的一個輸出端A經過反向器IC12連接施密特觸發器IC11的引腳1；光電編碼器U2的另一個輸出端B經過反相器IC13連接施密特觸發器IC11的引腳5；施密特觸發器IC11的引腳2、引腳3都經過電容C9、電阻R51接地電位，施密特觸發器IC11的引腳4經過電容C10、電阻R52接地電位，或門IC14的一個輸入端連接在電容C9、電阻R51之間的接點上；或門IC14的另一個輸入端連接在電容C10、電阻R52之間的接點上；或門IC14的輸出端連接觸發器IC22的時鐘端CLK1，施密特觸發器IC11的引腳4連接觸發器IC21的觸發端2D；施密特觸發器IC11的引腳6、引腳9都經過電容C7、電阻R54接地電位；施密特觸發器IC11的引腳8經過電容C8、電阻R53接地電位；或門IC15的一個輸入端連接在電容C7、電阻R54之間的接點上；或門IC15的另一個輸入端連接在電容C8、電阻R53之間的接點上；施密特觸發器IC11的引腳8連接觸發器IC22的觸發端D1；或門IC15的輸出端與觸發器IC21的時鐘信號端CLK2連接；判向電路由觸發器IC20構成，觸發器IC20的觸發端D1與觸發器IC22的輸出端Q連接，觸發器IC20的時鐘端CLK1與觸發器IC21的輸出端Q連接，觸發器IC20的輸出端Q與微處理器U1的輸入/輸出端P17連接；倍頻計數電路由異或門IC23、計數器IC24、反相器IC19構成，異或門IC23的一個輸入端A1與觸發器IC22的輸出端Q連接，異或門IC23的另一個輸入端B1與觸發器IC21的輸出端Q連接；計數器IC24的加減計數端U//D與觸發器IC20的輸出端Q連接；計數器IC24的時鐘端CLK連接異或門IC23的輸出端Y1；計數器IC24的輸出端Q1經過反相器IC19與微處理器U1的計數器端T1連接；微處理器U1的輸入/輸出端P10、P11分別與存儲器IC2的串行輸入/輸出端SDA、串行時鐘端SCL連接。
本實用新型有以下積極有益效果本存儲式測井計深儀(以下簡稱為地面儀)，包括計深滑輪、光電編碼器和數據採集部分。井下儀在地面經設置後，與地面儀同步定時工作，井下儀通過非電纜(如鋼絲或鋼絲繩等)吊掛下井採集井下(如伽瑪，溫度，壓力等)數據；地面儀以時間同步為基準，定時採集井下儀的位移數據並存儲，完成測量後，將井下儀從井中取出與地面儀對接回放，將井下儀採集的數據與地面儀同步採集的井下儀位移數據一一對應，輸出曲線(如伽瑪—深度曲線，溫度—深度曲線，壓力—深度曲線等)，解決了存儲式測井的深度坐標問題，讓各種存儲式井下儀測量的數據與井深坐標相關聯；使存儲式測井資料從定性解釋邁上了定量解釋的臺階；為存儲式測井技術的進一步發展打下了堅實基礎。


圖1是本實用新型一實例的電路原理圖；圖2是本實用新型微處理器的軟體流程圖。
具體實施方式
請參照圖1、圖2，本實用新型的計深儀，它由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計數電路、微處理器、存儲器和判向邏輯電路組成。微處理器在軟體程序控制下，自動對信號進行判向和採集並存儲在存儲器中。
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後用來吊掛井下儀。這樣，在滾筒帶動下，上提或下放井下儀器時，由於牽引物與定滑輪之間的靜摩擦而保持同步運動，由此實現了定滑輪把牽引物的線位移轉化為角位移的功能。
光電編碼器U2是把角位移轉化為一定數量電脈衝輸出的一種定型產品。市場上型號有多種(如ZG70)。其原理是在其轉軸上固定著一個封裝的碟片，上面均勻分布著能透光的小孔，在碟片一側有發光管，另一側有接收管。當碟片隨轉軸轉動時，接收管上就會接收到從碟片上小孔透過的一束光脈衝，光脈衝經電路轉化為相應的電壓脈衝輸出，從而實現了光電編碼器把角位移轉化為電脈衝輸出的功能。為了區別光電編碼的正轉或反轉，一般有相位差為90°的兩組電壓脈衝輸出(A組和B組)。把光電編碼器的轉軸與定滑輪的轉軸聯接，就實現了井下儀上提或下放的位移對應光電編碼器的電壓脈衝輸出。
本實用新型的電路晶片說明存儲器IC2可以採用24LC256型號的集成電路，24LC256是一種32K×8串行電可擦除PROM。
微處理器U1可以採用89C55型號的集成電路，89C55是一種與MCS-51系列單片機完全兼容的8K電可擦除E2PROM的微處理器。
計數器IC24可以採用74LS169型號的集成電路。
施密特觸發器IC11可以採用74LS14型號的集成電路，74LS14是六反相施密特觸發器。
或門IC14、IC15可以採用74LS32型號的集成電路，74LS32是兩輸入端或門邏輯電路。
觸發器IC21、IC22、IC20可以採用74LS74型號的集成電路，74LS74是雙D觸發器。
異或門IC23、U14B可以採用74LS86型號的集成電路，74LS86是2輸入端的四異或門電路。
反相器IC12、IC13、IC19、U9F可以採用74LS04型號的集成電路，74LS04是6反相器。
光電編碼器U2可以採用ZG70型號的市售標準件，ZG70是對角位移進行光電編碼A、B兩相輸出的組件。
本實用新型的電路原理如下倍頻計數電路由異或門IC23、計數器IC24和反相器IC19組成。異或門IC23完成對信號的倍頻，提高整體的解析度；計數器IC24用來實現連續加、減反覆跳變計數；反相器IC19是完成計數脈衝極性轉換。
防抖電路主要是剔除由於光電編碼器U2轉動時振動產生的幹擾信號。由光電編碼器U2輸出的A、B兩組信號，若規定光電編碼正轉時，輸出A相超前B相，經反相器IC12和反相器IC13整形後進入施密特觸發器IC11，IC11主要用來實現倒相；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，經或門IC14、IC15後送入IC22和IC21。IC22和IC21是D觸發器。
判相電路用來產生判相(判斷光電編碼器正轉/反轉的方向)電平。IC20是D觸發器，在光電編碼器正轉(A相超前B相)時，則IC20的輸出為低電平，在光電編碼器反轉(B相超前A相)時，IC20的輸出為高電平。IC20的輸出電平引至微處理器U1一個輸入/輸出埠P17(8腳)，在軟體程序控制下微處理器U1根據P17的電平來判斷採樣值的正或負。
判向邏輯電路由異或門U14B(74LS86)和非門U9F(74LS04)組成，用來監測光電編碼器U2在微處理器U1一個採樣周期(如0.6S)內的方向改變。該電路輸出接至微處理器U1的中斷請求端INT1(13腳)。異或門U14B的輸入端(1腳)的輸入信號是判相電路IC20的輸出信號。U14B的另一輸入端(2腳)的信號來自微處理器U1的另一個輸入/輸出埠P16(7腳)，工作時微處理器U1首先依據IC20的輸出即U1的8腳的電平來設置U1的7腳的電平，這樣，由於異或門U14B的兩個輸入腳電平相同，故輸出低電平，經U9F倒相後是高電平，微處理器U1的INT1是低電平有效，故不引起中斷。當光電編碼器U2轉向改變時，IC20的輸出就會發生改變，導致異或門U14B的兩個輸入端電平不同，從而引起微處理器U1的中斷。在微處理器U1的中斷處理程序裡，保存光電編碼器U2轉向改變前的採樣值，同時按U1的輸入/輸出埠P17的電平設置P16的電平，以監測光電編碼器U2轉向的下次改變。
倍頻計數電路為了提高計深電路的解析度，使用異或門IC23(型號為74LS86)來對計數脈衝倍頻，經計數器IC24(74LS169)進行硬體「去抖」後，計數脈衝進入微處理器U1的計數器T1(U1的15腳)。
存儲器IC2(型號為24LC256)微處理器U1用輸入/輸出埠P10(1腳)和P11(2腳)兩條線分別與存儲器IC2的串行輸入/輸出埠SDA(5腳)和串行時鐘端SCL(6腳)相連，以串行方式傳遞數據，對存儲器IC2進行讀寫，完成採樣數據的存取。
首先在地面，本實用新型的計深儀通過微處理器U1的串行口(如10腳RXD和11腳TXD)與井下儀聯機通訊。井下儀可以是存儲式伽瑪測井儀，或存儲式井溫測井儀，或存儲式壓力測井儀，或存儲式伽瑪—井溫測井儀，或存儲式伽瑪、井溫、壓力組合測井儀等，與計深儀同步啟動定時器(如T0)工作，然後計深儀與井下儀分離，井下儀採用非電纜(如鋼絲)吊掛下井。由於計深儀與井下儀是同步啟動定時器工作，且定時器的定時周期相同(如0.6S)，這樣，按照時間的順序，計深儀每一個定時周期所採集的井下儀位移值就一一對應那一時刻井下儀所在地層深度的採樣值(如伽瑪值、井溫值、壓力值等)。
測試完成後，將井下儀從井中取出，與本實用新型計深儀對接，通過串行口(如U1的10腳RXD和11腳TXD)聯機通訊，轉存井下儀的採樣值，使之與計深儀的位移值對應，最後輸出曲線(如伽瑪—深度曲線，井溫—深度曲線，壓力—深度曲線等)，從而實現了存儲式測井的計深。
權利要求1.一種存儲式測井計深儀，其特徵在於該計深儀由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計數電路、微處理器、存儲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，光電編碼器的轉軸與定滑輪的轉軸聯接；判向邏輯電路的結構為異或門(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)的中斷請求端(INT1)連接，異或門(U14B)的一個輸入端與微處理器(U1)的輸入/輸出端(P16)連接，異或門(U14B)的另一個輸入端連接觸發器(IC20)的輸出端(Q)；防鬥電路的結構為光電編碼器(U2)的一個輸出端(A)經過反向器(IC12)連接施密特觸發器(IC11)的引腳1；光電編碼器(U2)的另一個輸出端(B)經過反相器(IC13)連接施密特觸發器(IC11)的引腳5；施密特觸發器(IC11)的引腳2、引腳3都經過電容(C9)、電阻(R51)接地電位，施密特觸發器(IC11)的引腳4經過電容(C10)、電阻(R52)接地電位，或門(IC14)的一個輸入端連接在電容(C9)、電阻(R51)之間的接點上；或門(IC14)的另一個輸入端連接在電容(C10)、電阻(R52)之間的接點上；或門(IC14)的輸出端連接觸發器(IC22)的時鐘端(CLK1)，施密特觸發器(IC11)的引腳4連接觸發器(IC21)的觸發端(2D)；施密特觸發器(IC11)的引腳6、引腳9都經過電容(C7)、電阻(R54)接地電位；施密特觸發器(IC11)的引腳8經過電容(C8)、電阻(R53)接地電位；或門(IC15)的一個輸入端連接在電容(C7)、電阻(R54)之間的接點上；或門(IC15)的另一個輸入端連接在電容(C8)、電阻(R53)之間的接點上；施密特觸發器(IC11)的引腳8連接觸發器(IC22)的觸發端(D1)；或門(IC15)的輸出端與觸發器(IC21)的時鐘信號端(CLK2)連接；判向電路由觸發器(IC20)構成，觸發器(IC20)的觸發端(D1)與觸發器(IC22)的輸出端(Q)連接，觸發器(IC20)的時鐘端(CLK1)與觸發器(IC21)的輸出端(Q)連接，觸發器(IC20)的輸出端(Q)與微處理器(U1)的輸入/輸出端(P17)連接；倍頻計數電路由異或門(IC23)、計數器(IC24)、反相器(IC19)構成，異或門(IC23)的一個輸入端(A1)與觸發器(IC22)的輸出端(Q)連接，異或門(IC23)的另一個輸入端(B1)與觸發器(IC21)的輸出端(Q)連接；計數器(IC24)的加減計數端(U//D)與觸發器(IC20)的輸出端(Q)連接；計數器(IC24)的時鐘端(CLK)連接異或門(IC23)的輸出端(Y1)；計數器(IC24)的輸出端(Q1)經過反相器(IC19)與微處理器(U1)的計數器端(T1)連接；微處理器(U1)的輸入/輸出端(P10)、(P11)分別與存儲器(IC2)的串行輸入/輸出端(SDA)、串行時鐘端(SCL)連接。
專利摘要一種存儲式測井計深儀，由位移傳感器、防抖電路、判向電路、倍頻計數電路、微處理器、存儲器、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，光電編碼器的轉軸與定滑輪的轉軸聯接；防抖電路由反相器(IC12)、(IC13)、施密特觸發器(IC11)、或門(IC14)、(IC15)、觸發器(IC21)、(IC22)及阻容元件構成，判向電路由觸發器(IC20)構成，倍頻計數電路由異或門(IC23)、計數器(IC24)、反相器(IC19)構成，微處理器由單片機89C55構成、存儲器由24LC256型號的PROM構成、判向邏輯電路由異或門(U14B)和反相器(U9F)構成，本實用新型可以解決存儲式測井的深度坐標問題，讓各種存儲式井下儀測量的信號數據與井深坐標一一對應；為存儲式測井資料的定量解釋提供了根本依據。
文檔編號E21B47/04GK2775302SQ20052000519
公開日2006年4月26日 申請日期2005年3月3日 優先權日2005年3月3日
發明者陳吉新, 孫建民, 曹世斌 申請人:鄭蓮榮, 陳吉新