[实用新型]一种井上泥浆压力脉冲采集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种采集系统，特别地涉及一种井上泥浆压力脉冲采集系统。 

背景技术

石油钻井领域中的智能钻井工具(包括旋转导向钻井工具和垂直钻井工具)在井下工作时需要与地面实时地进行双向数据通信，其中，数据的上传和下传是通过专用的通信协议进而调整钻井管道中的泥浆压力的脉冲频率来实现的。一方面，井下钻井工具通过改变泥浆压力脉冲频率不间断的向地面传输井下工具各种状态参数；另一方面，地面通过改变泥浆压力脉冲频率对井下工具进行指令的下传。 

但是，从井下几千米的井深向地面传送的泥浆压力脉冲信号往往很微弱并且容易受到很多谐波干扰，此外，针对地面的接收设备，也需要具备高分辨率、高性能滤波、抗干扰的泥浆压力脉冲采集能力，并且采集到的数据需要高速率、高可靠、无丢包的从井上现场向远程监控中心传送，再经过解码和数据处理后由操作人员实施监控。这些都是目前泥浆压力采集技术上的难点。 

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种井上泥浆压力脉冲采集系统，其包括泥浆压力传感器、无线高速采集装置和监控中心；所述无线高速采集装置通过数据电缆与所述泥浆压力传感器相连接，其中，所述无线高速采集装置包括压力脉冲采集电路、第一无线射频电路以及大容量锂电池组，所述监控中心包括第二无线射频电路和计算机，所述压力脉冲采集电路包括滤波器、高精度模/数转换电路、单片机主控电路、电源管理电路以及天线，所述无线射频电路包括第二数字处理单元和射频收发器。 

优选的是，所述滤波器采用运算放大器配合阻容元件的截止频率为30HZ的二阶低通滤波器，所述滤波器配置地用以滤除脉冲信号的低频杂波和干扰并将滤波后的信号传输给所述高精度模/数转换电路。 

优选的是，所述高精度模/数转换电路采用ADS1216高精度模/数转换微处理器作为核心单元，配置地用于对0.5—4.5V压力脉冲的电压信号进行22位精确数字量化，从模拟量到数字量的转换后通过SPI总线进入所述单片机主控电路。 

优选的是，所述单片机主控电路包括第一数字处理单元，其中，所述第一数字处理单元采用PIC18F2585微处理器，配置地用于对泥浆压力脉冲数字信号进行软件算法滤波，进一步去除干扰。 

优选的是，第一数字处理单元通过9600波特率的TTL串行数据总线与无线射频电路进行双向通信，一方面将泥浆压力信号和其他状态信号通过无线射频电路发送给远程监控中心，另一方面通过无线射频电路接收监控中心发来的指令，调度其他处理器和模块进入休眠或工作模式。 

优选的是，所述第二数据处理单元以PIC18F4680微处理器为核心，对压力脉冲的TTL串行数据根据专用通信协议进行数据打包并以200字节/0.5秒的高速率发送给射频收发器以用于无线发送。 

优选的是，所述射频收发器采用CC1101射频收发器作为核心处理器，传输功率等级达到+10dBm，最大功率只有10mW，且空中速率达到15KBPS，最大传输距离达到500米，用于满足脉冲信号的高速率射频传输需求。 

优选的是，所述大容量锂电池组配置地能够输出5V直流电，直流电经电源管理电路稳压为3.3V，最终为系统的各芯片供电。 

优选的是，所述泥浆压力传感器安装在井上现场的泥浆管道上。 

优选的是，所述泥浆压力传感器对泥浆管道中的泥浆压力进行测量并根据泥浆压力的实时变化输出相应的数字脉冲信号，脉冲信号在0.5—4.5V范围内。 

本实用新型通过采用井上泥浆压力脉冲采集系统，能够有效解决井上现场泥浆压力脉冲信号的高速采集与远程传输，以便操作人员对井下工具的状态进行实时监控。 

附图说明

图1是本实用新型涉及的井上泥浆压力脉冲采集系统的系统连接图； 

图2是本实用新型涉及的井上泥浆压力脉冲采集系统中压力脉冲采集电路的结构示意图； 

图3是本实用新型涉及的井上泥浆压力脉冲采集系统中无线射频电路的结构示意图。 

其中，1-泥浆压力传感器、2-无线高速采集装置、3-监控中心、4-压力脉冲采集电路、5-第一无线射频电路、6-大容量可充电式锂电池组、7-滤波器、8-高精度模/数转换电路、9-单片机主控电路、10-电源管理电路、11-第一数字处理单元、12-第二数据处理单元、13-433M射频收发器、14-第二无线射频电路、15-计算机。 

具体实施方式

为了更好地说明本实用新型的意图，下面结合附图对本实用新型内容做进一步说明。