[发明专利]一种随钻测井微小信号调理电路系统

说明书

技术领域

本发明涉及随钻测井领域，尤其涉及一种随钻测井微小信号调理电路系统。

背景技术

随钻测井一般是指在钻井的过程中测量地层岩石物理参数，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理。随钻测井技术是地质导向钻井指导完成的关键技术，对于完成大角度井、现场决策、解释、实时井场数据采集、水平井钻井设计来说十分的关键。

随钻测井是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在底层刚钻开后就测量地层各种信息的一种测井方法。它通过测量地层倾角和方位、钻头方向、钻压、扭矩等进行钻井定向控制，测量地层的电阻率、自然电位、自然伽马、密度/中子、核磁、声波时差等，其测量结果克服了井眼扩径、泥浆入侵等一系列环境条件的影响。随钻测井可实时提供地层和井身信息，对地层作出快速评价，优化井眼轨迹和地质目标，指导钻进，特别在疑难井、大斜度井、水平井中显示出它比电缆测井更为重要。

钻井过程中，近钻头处钻压、扭矩等钻井工程参数的随钻准确测量对安全、高效钻井是十分重要的。通过对近钻头工程参数的实时测量值进行分析处理，可以总结各个测量参数对钻井进程与效率的影响规律，及时发现和控制某些钻井事故、达到安全、高效钻井的目的，真正实现无风险钻井。但是在对井下近钻头钻压、扭矩测量中，由于井下环境复杂，被检测信号微弱并伴有强噪声信号，会造成信号处理困难。

本发明提供了一种随钻测井微小信号调理电路系统，能够准确测量钻柱的钻压和扭矩，为安全钻井提供实时依据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种随钻测井微小信号调理电路系统，可通过测量应变片的阻值变化实时地检测出井下的钻压和扭矩。

本发明的具体技术方案如下：

一种随钻测井微小信号调理电路系统，包括：

应变电桥模块，包括由粘贴在钻柱上的电阻应变片组成的应变电桥，所述应变电桥能够将所述电阻应变片阻值的变化转换为电压信号；

放大模块，包括两级放大电路，用于对所述应变电桥模块输出的电压信号进行放大；

滤波模块，用于滤除所述放大模块输出信号中的噪声信号；

A/D转换模块，将经过滤波的电压模拟信号转换为数字信号；

微控制单元MCU，用于对经过所述A/D转换模块处理的数字信号进行数据处理，获取测量的工程参数。

进一步地，所述应变电桥包括钻压测量应变电桥和扭矩测量应变电桥。

优选地，所述钻压测量应变电桥和所述扭矩测量应变电桥分别与所述放大模块、滤波模块、A/D转换模块以及微控制单元MCU组成独立的数据采集通道。

进一步地，所述钻压测量应变电桥的电阻应变片沿与轴线成90度的方向粘贴，所述扭矩测量应变电桥的电阻应变片沿与轴线成45度的方向粘贴。

优选地，所述应变电桥为全等臂电桥。

进一步地，所述两级放大电路包括第一级放大电路和第二级放大电路，所述第一级放大电路的增益为100，所述第二级放大电路的增益为10。

优选地，所述滤波模块包括二阶有源带通滤波电路，用于滤除信号中的高频信号和低频信号。

进一步地，所述电路系统还包括高温电源模块电路，用于为系统各模块供电，所述高温电源模块电路的供电电压为±5V。

进一步地，所述电路系统还包括存储模块，用于存储测量过程中获得的各项工程参数。

优选地，所述电路系统还包括极性调整电路和调平衡加法电路，用于消除交流应变电桥的不平衡量。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明能够测量出井下真实的钻压和扭矩，为钻井工程师准确快速地调整钻井参数、改变钻井方式、安全钻井提供实时依据。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种应变电桥的电路图；

图2是本发明实施例提供的一种随钻测井微小信号调理电路系统的示意图；

图3是本发明实施例提供的受压时应变片的粘贴位置示意图；

图4是本发明实施例提供的受扭时应变片的粘贴位置示意图；

图5是本发明实施例提供的一种高温电源模块电路图；

图6是本发明实施例提供的一种信号放大电路的电路图；

图7是本发明实施例提供的一种极性调整电路的电路图；

图8是本发明实施例提供的一种调平衡加法电路的电路图；

图9是本发明实施例提供的一种滤波电路的电路图；

图10是本发明实施例提供的带通滤波器交流仿真波形图；