[发明专利]一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，包括高压量程和低压量程的巨压阻压力传感器、供电电源、信号处理电路、模拟选择器、模数转换器、单片机、无线通信模块、定位模块；巨压阻压力传感器与模块选择器连接，将采集到的数据信号通过模拟选择器选通送给信号处理电路；信号处理电路对模块选择器选择后的信号进行处理，经模数转换器将模拟信号转换成数字信号后传送至单片机；无线通信模块将从单片机接收数据发送至用户手机；定位模块用于获取巨压阻压力传感器的井下深度。本发明显著的提高了井下压力测量的灵敏度和分辨率，同时削弱了非线性误差，能够在整个井下探测范围内（0‑8km）实现统一的高精度压力测量。

技术领域

本发明属于微纳机电系统传感器技术领域，特别涉及一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置及测量方法。

背景技术

石油开采过程中井下环境复杂多变，需要对井下的温度、压力等物理参数进行实时的监测，以确定井下油层的分布状况和保护潜油电泵正常稳定地持续运行。井下压力是反映采油井实时状况的一个极为重要参数，它通常是通过井下压力传感器实时获取的。考虑到潜油电泵、油藏监测、智能井等系统需要对井下压力进行长期在线监测，这就需要长期稳定性好、灵敏度高、测量精度高的井下压力传感器。但是井下压力随着深度增加变化比较大，选用传统的压阻式压力传感器存在温度漂移和非线性误差，因此需要对压力传感器进行温度补偿和线性化校正。即便如此，由于受到传感器结构和工作原理的限制，传统压阻式压力传感器也很难在整个井深范围内（0-8km）兼容高的灵敏度和测量精度。同时，井下压力传感器是随着钻井的过程中一起带到井下，很难随意取出进行重新标定处理，因此采用新的传感器装置及其测量方法，实现整个井深范围内统一的高精度压力测量是一个刻不容缓的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，采用异质结巨压阻传感器和复合量程相结合的方式，显著的提高了井下压力测量的灵敏度和分辨率，同时削弱了非线性误差，能够在整个井下探测范围内（0-8km）实现统一的高精度压力测量。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种基于双巨压阻传感器的井下压力探测装置，包括高压量程和低压量程的巨压阻压力传感器、供电电源、信号处理电路、模拟选择器、模数转换器、单片机、无线通信模块、定位模块；所述的供电电源与巨压阻压力传感器、信号处理电路、模数转换器和单片机连接，为其供电；所述的巨压阻压力传感器与所述的模块选择器连接；巨压阻压力传感器将采集到的数据信号通过模拟选择器选通送给信号处理电路；所述的模拟选择器依次连接信号处理电路、信号处理电路、模数转换器和单片机；信号处理电路对模块选择器选择后的信号进行处理；再经过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，再把数字信号传送至单片机；所述的单片机与无线通信模块和定位模块连接；无线通信模块将从单片机接收数据发送至用户手机；所述的定位模块用于获取巨压阻压力传感器的井下深度。

进一步地，所述的高压量程的巨压阻压力传感器和所述的低压量程的巨压阻压力传感器均置于方形容器中，方形容器的一侧设有一根导管，导管内填充硅油，导管顶部设置过滤器。

进一步地，所述的方形容器的材料为氮化硅。

进一步地，所述的供电电源包括基准电压源、模拟电源和数字电源；所述的基准电压源与所述的高压量程的巨压阻压力传感器和低压量程的巨压阻压力传感器连接，为其供电；所述的模拟电源与所述的信号处理电路连接，为其供电；所述的数字电源与所述的模数转换器和单片机连接，为其供电。

进一步地，所述的信号处理电路包括电压放大电路和低通滤波器；电压放大电路和低通滤波器对信号进行放大和滤波去噪处理。