[发明专利]一种底部钻具动力学参数信号处理电路及处理方法

说明书

一种底部钻具动力学参数信号处理电路及方法。电路包括井下动力学参数测量单元、多参数信号采集单元、信号调理单元、模拟‑数字信号转换单元、总线缓冲单元、中央处理单元和井下电源综合管理单元。本发明效果：由井下多参数测量单元进行钻压、扭矩、转速、振动、环境压力及温度的测量，通过多参数信号采集单元的设置实现了多通道多参数同步采集，由信号调理单元实现信号的前期预处理，测量信号由模拟‑数字信号转换单元进行数据的量化处理，总线缓冲单元实现了前端采集数据与后端中央处理单元间的暂存与缓冲，对于多路多参数信号的采集，在保证测量精度的前提下，对于提升电路的稳定性和复杂环境的适应性具有重要意义。

技术领域

本发明属于石油天然气钻井技术领域，特别是涉及一种底部钻具动力学参数信号处理电路及处理方法。

背景技术

在石油钻井领域中，通过安装于底部钻具上的传感器及信号处理电路对井下动力学参数进行测量、存储和传输，对于了解井下工况、掌握底部钻具井下工作过程中各参数的性能变换情况、进行底部钻具的故障诊断及性能优化具有重要的意义。然而，底部钻具井下动力学参数测量具有测量种类多、数据量大、环境复杂、精度要求高等特点，在井下高温、振动、冲击等恶劣环境下要进行高速、高精度的数据采集，常规的用于地面信号采集与处理的电路结构和方法难以满足要求。

研究一种用于底部钻具井下动力学参数测量的信号处理电路结构，实现对测量单元输出信号的调理、采样、转换、暂存与缓冲等功能，满足其对数据精度和测量稳定性的要求，为后续的数据分析、解释提供准确、可靠的数据依据，指导下步钻进、提高钻井效率、减少钻井事故具有重要的意义和应用价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种底部钻具动力学参数信号处理电路及处理方法，以实现对钻压、扭矩、转速、振动、环空压力、温度等动力学参数的调理、采样、模数转换及缓冲处理。

为了达到上述目的，本发明提供的底部钻具动力学参数信号处理电路包括：

井下动力学参数测量单元、多参数信号采集单元、信号调理单元、模拟-数字信号转换单元、总线缓冲单元、中央处理单元和井下电源综合管理单元；其中井下动力学参数测量单元连接多参数信号采集单元，多参数信号采集单元连接信号调理单元，信号调理单元连接模拟-数字信号转换单元，多参数信号采集单元和模拟-数字信号转换单元通过总线缓冲单元连接中央处理单元，井下电源综合管理单元连接井下动力学参数测量单元、多参数信号采集单元、信号调理单元、模拟-数字信号转换单元、总线缓冲单元和中央处理单元。

所述的井下动力学参数测量单元包括钻压测量装置、扭矩测量装置、转速测量装置、三轴振动测量装置、环境压力测量装置和环境温度测量装置；其中，钻压测量装置、扭矩测量装置通过在管柱外壁上粘贴特定方向和数量的应变片实现，其余测量装置均由对应的传感器完成。