[实用新型]一种具有休眠唤醒功能的井下驱动执行系统

说明书

技术领域

本实用新型属于石油天然气钻井技术领域，特别是涉及一种具有休眠唤醒功能的井下驱动执行系统。

背景技术

石油钻井领域中，智能钻井工具在随钻测量或后期开采过程中，实时记录井下压力、温度等参数信息，通过传输介质上传至地面控制系统，同时，地面控制系统发出的指令下传到智能钻井工具的控制单元，解码后驱动执行机构执行相应的操作。井下与地面通信方式的选择，与通信距离、传输介质类型、地层特性、井下工况等多种因素密切相关，单靠某一种通信方式难以满足复杂工况下的通信要求。此外，智能钻井工具在钻进、等待、起出等过程中，通常并不需要其整个控制执行系统持续工作，若各单元在井下工作时间内均处于上电唤醒状态，在造成大量无效数据测量、存储的同时，必然降低智能钻井工具供电系统的性能，缩短智能钻井工具井下工作时间，影响钻进效率。

研究一种多级多通道井下低功耗控制执行系统，通过设计多种通信方式实现地面与井下的多通道数据通信，通过多级休眠唤醒控制，实现井下控制单元与驱动执行单元的分级唤醒策略，通过此种方式，在保证地面与井下双向数据通信的同时，降低井下控制执行系统的功率损耗，延长智能钻井工具的井下工作时间，具有创新性和应用价值。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种具有休眠唤醒功能的井下驱动执行系统，提高地面控制系统与智能钻井工具间通信的稳定性和成功率，同时降低智能钻井工具的功率损耗，延长智能钻井工具井下工作时间。

为了达到上述目的，本实用新型提供的多级多通道井下低功耗控制执行系 统包括：地面控制单元、多通道数据通信单元、系统协调、唤醒单元、井下控制单元、驱动唤醒单元、驱动执行机构、井下电源管理单元，其中：地面控制单元通过多通道数据通信单元与系统协调、唤醒单元连接，系统协调、唤醒单元与井下控制单元连接，井下电源管理单元分别与系统协调、唤醒单元、井下控制单元、驱动唤醒单元和驱动执行机构相连接。

所述的系统协调、唤醒单元通过带缓冲的I²C总线结构与所述多通道数据通信单元连接。

所述的系统协调、唤醒单元中带缓冲的I²C总线结构包括第一控制芯片U1及其外围电路，所述第一控制芯片U1选用LTC-4300系列总线缓冲器，所述第一控制芯片U1的上电使能引脚ENABLE连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源，第一电容C1为去耦电容，一端连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端接地，所述第一控制芯片U1的电源正引脚VCC连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，所述第一控制芯片U1的连接标志位引脚READY连接所述第一控制芯片U1的电源正引脚VCC，所述第一控制芯片U1的地线引脚GND接地，所述第一控制芯片U1的I²C总线时钟输入引脚SCLIN连接所述多通道数据通信单元中I²C总线时钟输出引脚，所述第一控制芯片U1的I²C总线数据输入引脚SDAIN连接所述多通道数据通信单元中I²C总线数据输出引脚，所述第一控制芯片U1的I²C总线时钟输出引脚SCLOUT连接所述井下控制单元中I²C总线时钟输入引脚，所述第一控制芯片U1的I²C总线数据输出引脚SDAOUT连接所述井下控制单元中I²C总线数据输入引脚，第一电阻R1的一端连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端连接所述第一控制芯片U1的总线数据输入引脚SDAIN，第二电阻R2的一端连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端连接所述第一控制芯片U1的I²C总线时钟输入引脚SCLIN，第三电阻R3的一端连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端连接所述第一控制芯 片U1的I²C总线时钟输出引脚SCLOUT，第四电阻R4的一端连接所述井下电源管理单元中3.3V直流稳压电源VDD3.3，另一端连接所述第一控制芯片U1的I²C总线数据输出引脚SDAOUT，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4均为上拉电阻。