一种随钻用井下仪器数据管理的装置的制作方法

本发明涉及油气钻井随钻井下仪器数据管理技术领域，特别是一种随钻用井下仪器数据管理的装置。

背景技术：

数据管理和控制广泛地应用于生产生活的各个方面，同时已应用于油气钻井随钻测量数据管理领域，通常采取集成化的方式，数据管理和控制基于一个处理器，采用一种通信方式。

随钻井下仪器数据管理是随钻测量技术的一个方面，其主要通过控制芯片实现对井下测量传感器的控制、数据补偿、数据分组排序、数据编码以及信号发射控制等。在油气钻井随钻仪器领域，为实现随钻井下仪器数据的高效管理普遍采用总线通信方式，例如串行485总线和串行232总线，这些方式对机械和电路连接要求较高，测量传感器较多时，不利于机械设计和现场施工，机械和电路设计难度大，成本也较高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种随钻用井下仪器数据管理的装置，基于中央控制器，利用1553b、串行485和串行232等总线通信方式，以实现对随钻井下仪器各模块的数据管理和控制的装置。本发明采用1553b总线与串行485和串行232总线配合，简化了随钻用井下仪器机械结构和电路设计，有利于现场施工，而且较高的数据传输效率和兼容性更有利于提高钻井效率以降低油气钻井成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种随钻用井下仪器数据管理的装置，包括井下装置和地面装置,井下装置包括脉冲器控制模块、中央控制器以及五个测量短节，五个测量短节分别为工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节，地面装置包括地面接口箱；

脉冲器控制模块，用于将中央控制器的数据指令转换为驱动脉冲器动作的电信号，进而驱动脉冲器做出相应动作；

五个测量短节分别用于测量工程参数、地层孔隙度和密度、地层电阻率、地层自然伽马和近钻头参数，且五个测量短节中都包含1553b转232/485模块以及测量模块电路和传感器；

1553b转232/485模块，用于将通信指令和电源从通信和供电共用的线缆上进行分离，同时根据需要可实现1553b协议与串行232协议互转或者1553b协议与串行485协议互转；

测量模块电路和传感器，是指五个测量短节的各自测量功能模块，用于测量不同的参数，最终测量的参数都通过1553b转232/485模块与中央控制器进行数据交换；

中央控制器用于通过1553b协议与五个测量短节进行通信，并通过1553b协议所用线缆向五个测量短节供电；中央控制器包含1553b模块和中央控制器电路；

1553b模块，用于将通信指令和电源从通信和供电共用的线缆上进行分离，实现地面接口箱对中央控制器电路的供电和与之通信；

中央控制器电路，用于地面设置时通过1553b协议与地面接口箱进行通信，实现井下参数设置，并保存设置参数；且还用于井下仪器入井后通过1553b协议实现向五个测量短节发送指令和获取五个测量短节的随钻测井数据，并将随钻测井数据进行排队，通过1553b模块发给脉冲器控制模块。

本发明的有益效果是：利用1553b总线与串行485和串行232总线相配合代替单一通信方式，简化仪器机械结构和电路设计，提高随钻数据的传输效率和仪器兼容性，有效促进油气钻井效率的提高。

附图说明

图1为本发明的利用1553b总线实现随钻井下仪器各模块组成及相互连接的控制、通信和供电框图；

图2为本发明的中央控制器与测量短节的通信模型框图；

图3为对本发明的地面设置时地面接口箱与中央控制器的通信和供电框图；

图4为对本发明的地面测试和校验时地面接口箱与各测量短节的通信和供电框图；

图5为本发明的中央控制器与脉冲器控制模块的控制与反馈框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1-4所示，本发明的利用1553b、串行485和串行232等总线通信方式，以实现对随钻井下仪器各模块的高效数据管理和控制的装置，包括井下装置和地面装置,井下装置包括脉冲器控制模块、中央控制器以及五个测量短节，五个测量短节分别为工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节，地面装置包括地面接口箱。

脉冲器控制模块，用于将中央控制器的数据指令转换为驱动脉冲器动作的电信号，进而驱动脉冲器做出相应动作。

工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节，分别用于测量工程参数，地层孔隙度和密度，地层电阻率，地层自然伽马和近钻头参数，五个测量短节都包含1553b转232/485模块和测量模块电路和传感器；

1553b转232/485模块，用于将通信指令和电源从通信和供电共用的线缆上进行分离，同时，根据需要，实现1553b协议与串行232协议互转或者1553b协议与串行485协议互转；

测量模块电路和传感器，是指五个测量短节的各自测量功能模块，用于测量不同的参数，最终测量的参数都通过1553b转232/485模块与中央控制器进行数据交换。

中央控制器，用于通过1553b协议与工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节进行通信，并通过1553b协议所用线缆向五个测量短节供电，中央控制器包含1553b模块和中央控制器电路；

1553b模块，用于将通信指令和电源从通信和供电共用的线缆上进行分离，实现地面接口箱对中央控制器电路的供电和与之通信；

中央控制器电路，用于地面设置时通过1553b协议与地面接口箱进行通信，实现井下参数设置，并保存设置参数；中央控制器电路还用于井下仪器入井后通过1553b协议实现向工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节五个测量短节发送指令和获取五个测量短节的随钻测井数据，并将随钻测井数据进行排队，通过1553b模块发给脉冲器控制模块。

所述随钻测井数据包括井斜角、方位角、工具面角、温度、电阻率值、自然伽马值、孔隙度值、密度值。

本发明基于利用1553b、串行485和串行232等总线通信方式，以实现对随钻井下仪器各模块的高效数据管理和控制的装置。具体地说，如图1，为本发明的井下部分组成、供电和信号传输框图。包括脉冲器控制模块、中央控制器、工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节等部件。中央控制器是井下部分的控制中枢，其通过指令形式分时获取工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节等部件的随钻测井数据，按照特定的序列将这些随钻测井数据进行排队，发送给脉冲器控制模块。

图2为本发明的中央控制器与测量短节的通信模型框图，包括中央控制器、1553b转232/485模块和测量模块电路和传感器。测量模块电路和传感器是指工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节等测量短节的测量传感器和处理电路。传感器将测量数据传输给测量模块电路进行处理，处理后的数据通过1553b转232/485模块根据指令发送至中央控制器。

图3为本发明的地面设置时，地面接口箱与中央控制器的通信和供电框图，包括地面接口箱、1553b模块和中央控制器电路。地面接口箱在地面设置时通过1553b模块与中央控制器电路通信，以实现井下工作参数的设置，并保存在中央控制器电路内。

图4为本发明的地面测试和校验时，地面接口箱与各测量短节的通信和供电框图。主要包括地面接口箱、1553b转232/485模块和测量模块电路和传感器。地面接口箱通过1553b转232/485模块与测量模块电路和传感器进行通信并获取测量数据，实现对各测量短节的测试，并通过1553b转232/485模块向测量模块电路和传感器写入校验参数，以校正传感器的测量结果。

图5为本发明的中央控制器与脉冲器控制模块的控制与反馈框图。主要包括脉冲器控制模块、1553b模块、中央控制器电路。中央控制器电路讲获取的测量短节的数据按照特定序列进行排队，通过1553b模块发送给脉冲器控制模块。

本发明装置使用时，包括工作参数设置、井下仪器连接、地面仪器连接。工作参数设置主要利用设置随钻测井参数序列。

依次连接井下部分的脉冲器控制模块、中央控制器、工程参数测量短节、密度孔隙度测量短节、电阻率短节、伽马短节和近钻头短节。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。