專利名稱：一種井底循環(huán)溫度測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
涉及領(lǐng)域本實用新型涉及在油田固井作業(yè)過程中用于測量并記錄井下高溫情況下，不同深度處泥漿循環(huán)前后溫度隨時間變化情況的一種井底循環(huán)溫度測試儀。
背景技術(shù)：
井下泥漿循環(huán)溫度是保證油田固井工程質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)，它直接影響水泥漿配方，水泥漿凝固強度和候凝時間。經(jīng)過檢索和調(diào)研，目前國內(nèi)自己還沒有用于固井的同類儀器產(chǎn)品，生產(chǎn)中也沒有用于測量井下泥漿循環(huán)溫度的儀器，在固井工程作業(yè)時，憑理論推算和工程經(jīng)驗公式來完成作業(yè)，這樣既不科學又不安全，還會給工程施工帶來事故。少部分油田在用的井底循環(huán)溫度投測儀是靠引進Halliburton公司的BHCT井底循環(huán)溫度投測儀，在現(xiàn)有引進技術(shù)中，該儀器存儲容量小只有64kB，傳感器導熱膠易老化，傳感器不穩(wěn)定，由于傳感器采用一次性使用的技術(shù)工藝方案，維修不方便。本實用新型采用采用智能微電子技術(shù)，嚴格的測試工藝，克服了以上不足，與國外現(xiàn)有技術(shù)相比，電路構(gòu)成和技術(shù)工藝方案是完全不同的。
技術(shù)內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種即在油田固井過程中，用于測量并存儲記錄井下不同深度處的，泥漿循環(huán)前后溫度隨時間變化情況的井底循環(huán)溫度測試儀。
本實用新型的功能是這樣實現(xiàn)的包括儀器殼體1、傳感器2、接插件3、電路板4、高能電池5、內(nèi)緩振器6、扶正器7、外緩振器8，該裝置的外部有儀器殼體1，儀器殼體1內(nèi)有電路板4、高能電池5，電路板4上有接插件3，接插件3上不有傳感器2，高能電池5的下部有內(nèi)緩振器6，在儀器殼體1的下部有扶正器7，該裝置的下端有外緩振器8。
本實用新型還采用如下技術(shù)方案電路板上有微機通訊接口電路9、CMOS穩(wěn)壓源10、微處理器13、信號采集轉(zhuǎn)換電路14、信號調(diào)理電路15、電可擦存儲器16、譯碼鎖存電路17、隨機存儲器18部件。
電路板4采用了微處理器控制下的256KB-1024KB容量的EEPROM電可擦儲存器16。
傳感器2與電路板4輸入級相連。
傳感器采用便于拆卸的連接方式。
儀器殼體1的外徑在31mm～56mm之間。
本實用新型的優(yōu)點與積極效果1.為油田固井工程提供配套的井底循環(huán)溫度測試儀，解決生產(chǎn)中的急需，確保固井工程水泥漿配方科學可靠，水泥漿凝固強度和候凝時間安全準確。
2.本實用新型的EEPROM電可擦儲存器容量大可達256KB以上，可以存儲16×103個溫度數(shù)據(jù)記錄，高能電池使用壽命不低于120小時，儀器測量時間更長，每個記錄點的采樣速率可調(diào)，數(shù)據(jù)更準確。
3.采用了內(nèi)外緩沖器，儀器的耐振動性能，改變了傳感器與電路板的連接工藝，維修使用更方便。
4.采用CMOS器件的組合設(shè)計，儀器功耗低，電池使用壽命長，實用性更強。
該儀器存儲容量大，性能穩(wěn)定可靠，為油田固井工程提供固井水泥漿配方用的動態(tài)溫度參數(shù)。


附圖1是井底循環(huán)溫度測試儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是井底循環(huán)溫度測試儀的電路結(jié)構(gòu)示意圖，附圖3是本實用新型的微處理器及其控制電路原理簡圖。
附圖4是本實用新型的傳感器及其信號調(diào)理電路原理簡圖。
具體實施
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明如圖1所示，包括儀器殼體1、傳感器2、接插件3、電路板4、高能電池5、內(nèi)緩振器6、扶正器7、外緩振器8，其中儀器外殼1主要起密封和承壓作用，一般為40MPa-140MPa范圍，外殼的外徑在31mm-56mm之間，電路板4裝于儀器殼體內(nèi)，用于儀器的測量、存儲、控制功能，高能電池為電路板供電，為儀器提供電能，一般大于10Ah，一節(jié)電池供電時間不小于120小時，電池耐溫不低于150℃。根據(jù)使用井深對溫度的不同要求，殼體內(nèi)部可以增加隔熱瓶，內(nèi)、外緩振器6、8、扶正器7的作用是防止儀器劇烈振動而損壞電路板。儀器電路板4采用了單一正5V電池供電設(shè)計，為了使儀器更省電和能夠工作在高溫狀態(tài)下，電子線路設(shè)計時選用低功耗的CMOS器件組合設(shè)計，儀器測量采用了Pt系列溫度傳感器，性能穩(wěn)定不易氧化。由于傳感器2導熱膠易老化，儀器采用了高溫環(huán)氧樹脂作為傳感器封固材料，傳感器2的輸出與電路板4輸入級相連，傳感器2采用便于拆卸的連接方式。
圖2中各部分分別為9-微機通訊接口電路、10-高能電池、11-CMOS穩(wěn)壓源、12-傳感器13-微處理器、14-信號采集轉(zhuǎn)換電路、15-信號調(diào)理電路、16-電可擦存儲器、17-譯碼鎖存電路、18-隨機存儲器。電路板4的核心部件是微處理器，是電路板4的運算和控制中心，上有微機通訊接口9電路，它是用來和地面微機輸出數(shù)據(jù)的；CMOS穩(wěn)壓源12把高能電池電壓穩(wěn)壓到+5V，提供給電子線路；信號調(diào)理電路和采集轉(zhuǎn)換電路，用來處理傳感器輸出信號，便于與微處理器接口；電可擦存儲器16、譯碼鎖存電路17、隨機存儲器18，在微處理器的控制下記錄和存儲數(shù)據(jù)。儀器用于測井時無需電纜，采用投測式的測量方式，即儀器由井口投入鉆桿內(nèi)自由下落到鉆桿底部測量，井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在匯編軟件的控制下，進行系統(tǒng)的自檢，數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)濾波，數(shù)據(jù)的存儲和處理。系統(tǒng)加電后，自動復位，其采集和測量速度是可以通過軟件調(diào)整，整個數(shù)據(jù)的采集和處理過程都是在實時軟件時鐘控制下，通過軟件中斷與查詢方式完成的。數(shù)據(jù)RAM的容量為256KB以上，可以存儲16×103個溫度數(shù)據(jù)記錄，根據(jù)采集和測量速度，可以設(shè)置儀器的工作時間，數(shù)據(jù)RAM存滿后，系統(tǒng)自動停止采集，并等待數(shù)據(jù)回放。儀器采集的數(shù)據(jù)被保存在井下電子存儲器中，待測井結(jié)束后，儀器提出井口，拆開儀器機械外殼，連接井下儀器和與之配套的地面微機或筆記本電腦，井下儀器通過標準計算機接口與地面微機進行雙向異步通訊，待數(shù)據(jù)傳輸完畢，在地面微機系統(tǒng)中，配套的測試軟件按規(guī)定格式分析處理完畢后，最終將測量的結(jié)果以表格和圖形的方式存檔或打印輸出，資料回放快速準確，具有使用方便靈活、測量精度高、重復性能好等特點。
電路板4是按照附圖3和附圖4是電路原理圖制作的，模擬電路包括鉑電阻系列傳感器設(shè)計的電橋測量電路，高精度基準電壓源電路，放大電路，高精度的采集轉(zhuǎn)換電路，穩(wěn)壓電源電路，緩沖隔離電路等。其電子原器件均采用滿足耐高溫的高精度要求，采用MAX系列芯片組成了超低功耗的穩(wěn)壓電源及高精度基準電壓源，放大電路為美國AD公司OP系列運算放大器，該運算放大器具低功耗，低漂移，耐高溫的特點。采樣轉(zhuǎn)換電路，采用的是美國AD公司生產(chǎn)的CMOS系列芯片，該芯片包含了高輸入阻抗、低漂移的運算放大器，高精確的模數(shù)轉(zhuǎn)換及輸出電路，線性誤差為0.05％，測量精度達0.1℃。74HCOO為輸出隔離，把脈沖信號送入單片機處理系統(tǒng)。
溫度特性試驗曲線，儀器焊接調(diào)試完畢，就要對儀器進行標定，在標定之前，必須測定出儀器的溫度特性試驗表，把儀器傳感器和高精度溫度計探頭放在同一位置，并讓二者接觸良好。接著對烘箱進行加溫，在加溫過程中，根據(jù)溫度計的讀數(shù)，用HP14130A高精度6位半數(shù)字萬用表，測出此時對應的傳感器上的電壓值以及儀器輸出的頻率值，根據(jù)測量值作出儀器的溫度特性試驗表，由于精密穩(wěn)壓源是一穩(wěn)定值，通過電阻網(wǎng)絡分析，可以精確求出在該溫度下傳感器的熱阻值。然后，根據(jù)傳感器特性分度表，就可求出溫度-電壓的轉(zhuǎn)換規(guī)律，為儀器進行標定。這樣作可以有效避免因探頭封裝而帶來的響應延遲造成的溫度測不準問題，也可以避免校驗儀精度誤差而帶來的刻度誤差。特性曲線作出之后，可進一步在高精度恒溫箱中檢驗校正。
權(quán)利要求1.一種井底循環(huán)溫度測試儀，包括儀器殼體(1)、傳感器(2)、接插件(3)、電路板(4)、高能電池(5)、內(nèi)緩振器(6)、扶正器(7)、外緩振器(8)，其特征在于該裝置的外部有儀器殼體(1)，儀器殼體(1)內(nèi)分別有電路板(4)、高能電池(5)，電路板(4)上有接插件(3)，接插件(3)上部有傳感器(2)，高能電池(5)的下部有內(nèi)緩振器(6)，在儀器殼體(1)的下部有扶正器(7)，該裝置的下端有外緩振器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井底循環(huán)溫度測試儀，其特征在于電路板(4)上有微機通訊接口電路(9)、CMOS穩(wěn)壓源(10)、微處理器(13)、信號采集轉(zhuǎn)換電路(14)、信號調(diào)理電路(15)、電可擦存儲器(16)、譯碼鎖存電路(17)、隨機存儲器(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井底循環(huán)溫度測試儀，其特征在于電路板(4)采用了微處理器(13)控制下的256KB-1024KB容量的EEPROM電可擦儲存器(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井底循環(huán)溫度測試儀，其特征在于傳感器(2)與電路板(4)輸入級相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井底循環(huán)溫度測試儀，其特征在于傳感器(2)采用便于拆卸的連接方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井底循環(huán)溫度測試儀，其特征在于儀器殼體(1)的外徑在31mm～56mm之間。
專利摘要一種在油田固井作業(yè)過程中用于測量并記錄井下高溫情況下，不同深度處泥漿循環(huán)前后溫度隨時間變化情況的井底循環(huán)溫度測試儀，包括儀器殼體1、傳感器2、接插件3、電路板4、高能電池5、內(nèi)緩振器6、扶正器7、外緩振器8，該裝置的外部有儀器殼體1，儀器殼體1內(nèi)有電路板4、高能電池5，電路板4上有接插件3，接插件3上不有傳感器2，高能電池5的下部有內(nèi)緩振器6，在儀器殼體1的下部有扶正器7，該裝置的下端有外緩振器8，用于測量并存儲記錄井下不同深度處的，泥漿循環(huán)前后溫度隨時間變化情況的井底循環(huán)溫度，該儀器存儲容量大，性能穩(wěn)定可靠，可為油田固井工程提供固井水泥漿配方用的動態(tài)溫度參數(shù)。
文檔編號E21B47/06GK2545586SQ0223289
公開日2003年4月16日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者包德洲, 陳濤 申請人:中國石油集團科學技術(shù)研究院江漢測井研究所