CN106441685B - 一种油气井用射孔电缆张力检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种油气井用射孔电缆张力检测系统和方法，包括：射孔枪安装在张力短节后部，张力短节内部设置采集面板和张力传感器，张力传感器信号发送端连接采集面板信号接收端，采集面板信号交互端通过单芯电缆连接控制面板信号交互端，控制面板信号交互端连接触摸屏。所述油气井用射孔电缆张力检测系统，可实时监测油气井用单芯电缆射孔作业过程中的张力情况，尤其是当射孔枪遇卡后电缆的张力情况，可有效避免该过程中电缆断裂造成的作业事故，有明显的经济效益和社会效益。

Description

一种油气井用射孔电缆张力检测系统和方法

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种油气井用射孔电缆张力检测系统和方法。

背景技术

在石油、天然气开采作业中，一项重要的流程是射孔作业：用单芯电缆将装有雷管和射孔弹的射孔枪下放到井下数千米深的预探测油气层的位置，从地面远程灌入高压直流电起爆雷管，最终引爆射孔弹击穿岩层完成该层射孔。

通常是在地面用泵送装置下送或上提单芯电缆，在这个过程中，当遇到射孔枪在井下卡住时，需提高泵送推力或拉力。目前国内还没有成熟的系统或装置用于监测此时电缆受力情况，一般依靠操作员经验决定电缆增加多少泵送推力或张力，当泵送推力或张力过大以至于超过电缆承受极限后，电缆会断裂，造成严重的作业事故。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种油气井用射孔电缆张力检测系统和方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，包括：射孔枪、采集面板、张力传感器、控制面板、触 摸屏；

射孔枪安装在张力短节后部，张力短节内部设置采集面板和张力传感器，张力传感器信号发送端连接采集面板信号接收端，采集面板信号交互端通过单芯电缆连接控制面板信号交互端，控制面板信号交互端连接触摸屏。

上述技术方案的有益效果为：所述油气井用射孔电缆张力检测系统，可实时监测油气井用单芯电缆射孔作业过程中的张力情况，尤其是当射孔枪遇卡后电缆的张力情况，可有效避免该过程中电缆断裂造成的作业事故，有明显的经济效益和社会效益。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述采集面板包括：

防爆隔离电路信号端连接射孔枪，防爆隔离电路信号控制端连接采集面板控制器，采集面板电源电路供电端连接采集面板控制器电源端，采集面板控制器应答控制端连接应答电路控制端，采集面板检测电路信号端连接采集面板控制器检测信号端，模数转换电路信号发送端连接采集面板控制器数字信号接收端，模数转换电路信号接收端连接张力传感器信号发送端。

上述技术方案的有益效果为：通过采集面板对张力传感器的数据进行采集，以及控制射孔枪的工作。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述控制面板包括：

模式选择开关电路连接控制面板控制器开关控制端，控制面板控制器串口控制端连接串口电路控制端，串口电路信号传输端连接触摸屏信号传输端，市电连接控制面板电源电路电源端，控制面板电源电路供电端连接控制面板控制器电源端，控制面板控制器载波信号端连接载波电路信号端，控制面板检测电路连接控制面板控制器检测信号端。

上述技术方案的有益效果为：控制面板用于控制采集面板和射孔枪的工作 运行。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述防爆隔离电路包括：

单芯电缆电源输入端分别连接第2二极管正极、第11二极管负极和第7二极管负极，第7二极管正极、第11二极管正极和第2二极管负极连接之后连接继电器常开触点一端，继电器常开触点另一端连接单芯电缆输出端，第2二极管负极还连接第4二极管负极，第4二极管正极连接第31电阻一端，第31电阻另一端连接第3晶体管漏极，第3晶体管源极分别连接第33电阻一端和第13电容一端，第13电容一端还连接第11保护二极管一端，第13电容另一端连接第11保护二极管另一端，第33电阻另一端分别连接第13电容另一端和第3晶体管栅极，第3晶体管栅极还连接第37电阻一端，第37电阻另一端连接工作电源端，继电器常开触点另一端还连接第30电阻一端，第30电阻另一端连接第12二极管正极，第12二极管负极连接第14晶体管漏极，第14晶体管栅极分别连接第54电阻一端和第55保护二极管一端，第54电阻另一端连接继电器驱动电路，第55保护二极管另一端接地，第14晶体管源极连接第55电阻一端，第55电阻另一端连接第54电阻一端。

上述技术方案的有益效果为：通过防爆隔离电路实现张力短节的防爆隔离，防止发生意外风险。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述应答电路包括：

第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后一端连接电源端，第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后另一端连接第8晶体管漏极，第8晶体管栅极分别连接第28电阻一端和第8保护二极管一端，第28电阻另一端分别连接第8晶体管源极和第8保 护二极管另一端，第8保护二极管一端还连接第27电阻一端，第27电阻另一端采集面板控制器应答控制端。

上述技术方案的有益效果为：通过应答电路能够实现采集面板对控制面板的信号应答。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述模数转换电路包括：

第EAD2电容一端分别连接5V电源和第CAD2电容一端，第CAD2一端还连接模数转换芯片电源端，第EAD1电容一端分别连接5V电源和第CAD1电容一端，第CAD1一端还连接模数转换芯片电源端，第CAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入正极端，第CAD3电容另一端接地，第EAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入负极端，第EAD3电容另一端接地，模数转换芯片晶振端并联第2晶振，第2晶振一端连接第CA11电容一端，第2晶振另一端连接第CA12电容一端，第CA11电容另一端接地，第CA12电容另一端接地。

上述技术方案的有益效果为：对张力传感器通过模数转换电路将模拟数据转换为数字数据，传输到采集面板控制器进行数据处理。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述采集面板电源电路包括：

第1晶体管六级连接第3二极管负极，第3二极管正极连接检测电路，第1晶体管栅极分别连接第3稳压二极管负极第14电容一端，第3稳压二极管正极连接第14电容另一端，第3稳压二极管负极还分别连接第4电阻一端和第1保护二极管一端，第1保护二极管另一端分别连接第4电阻另一端和第8二极管正极，第8二极管负极分别连接第15保护二极管一端和第20电容一端，第15保护二极管另一端连接分别连接第20电容另一端和第9电容一端，第9 电容另一端分别连接第20电容一端和第2电容一端，第2电容另一端分别连接第9电容一端和第7电容一端，第2电容一端还连接第1电阻一端，第1电阻另一端连接第1降压控制器关闭控制端，第7电容一端连接第1降压控制器接地端，第7电容另一端连接第1降压控制器软启动端，第1电阻另一端还连接第4晶体管漏极，第4晶体管栅极分别连接第2保护二极管一端和第9电阻一端，第9电阻一端还连接第10电阻一端，第9电阻另一端连接采集面板控制器电源控制端，第10电阻另一端连接供电端，第3电容一端连接第1降压控制器启动端，第3电容另一端分别连接第1电感一端盒第1稳压二极管负极，第1电感另一端分别连接第5电容一端和第5电阻一端，第5电容另一端连接第1降压控制器反馈端，第5电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端连接供电端，第5电容另一端还连接第4电容一端和第2电阻一端，第4电容另一端连接第7电阻一端，第2电阻另一端分别连接第1保护二极管负极和第10二极管正极以及14V电压端，第1保护二极管正极连接第7电阻另一端，第10二极管负极连接第3电阻一端，第3电阻另一端分别连接第12电容一端和第3降压控制器电压输入端，第12电容另一端连接第42电阻一端，第42电阻另一端连接第43电阻一端，第43电阻另一端连接12V电压端，第3降压控制器电压输出端分别连接第6电阻一端和第45电阻一端，第6电阻另一端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第45电阻一端和12V电压端。

上述技术方案的有益效果为：该电路用于对采集面板整体的电路板进行供电，同时对控制面板发送的载波信号进行检波操作。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述采集面板控制器电源电路包括：

电源端连接第44电阻一端，第44电阻另一端连接第5晶体管漏极，第5晶体管源极分别连接第21电阻一端和第3保护二极管一端，第21电阻另一端分别连接第3保护二极管另一端和第4稳压二极管负极，第4稳压二极管正极连接第23电容月一端，第23电容另一端分别连接第5晶体管栅极和第21电阻另一端，第13二极管正极连接第3保护二极管一端，第13二极管负极分别连接第2稳压二极管负极和第21电容一端，第21电容另一端分别连接第2稳压二极管正极和第10电容一端，第10电容另一端分别连接第21电容一端和第2降压控制器输入端，第2降压控制器输出端连接第8电容一端，第8电容另一端接地同时连接第18电容一端，第18电容另一端分别连接第2降压控制器输出端和第5稳压二极管负极，第18电容一端还连接第5稳压二极管正极，第5稳压二极管负极还连接第19电阻一端，第19电阻另一端连接电源端。

上述技术方案的有益效果为：该采集面板控制器电源电路能够稳定传输电源电压，保证稳定供电。

所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，优选的，所述模式选择开关电路包括：模式开关接口连接第1继电器第2端，第1继电器第2端还连接3.3V电源端，第1继电器第1端连接第87电阻一端，第87电阻另一端连接第20光耦第1端，第20光耦第2端接地，第20光耦第4端分别连接第88电阻一端，第88电阻另一端分别连接3.3V电源端和控制面板控制器模式控制端。

上述技术方案的有益效果为：通过模式选择开关电路实现对控制面板的模式选择，快速准确。

本发明还公开一种油气井用射孔电缆张力检测方法，包括如下步骤：

S1、控制面板上电，为单芯电缆和采集面板供电；

S2、所述控制面板判断当前工作模式，如果为油气井测量模式，则发送获取数据指令到单芯电缆；如果为油气井射孔模式，则发送油气井接通指令到单芯电缆；

S3、所述采集面板判断接收到的指令，如果为接通指令，则接通与射孔枪连接的单芯电缆；如果为获取数据指令，则指示断开与射孔枪连接的单芯电缆，采集张力传感器的信号并换算为张力数据发送给控制面板；

S4、将所述控制面板接收到张力数据，通过串口电路发送给触摸屏；通过所述触摸屏显示接收到的张力数据。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方法能够对控制面板和采集面板进行控制，从而实现张力数据采集和射孔枪的工作。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

所述油气井用射孔电缆张力检测系统，可实时监测油气井用单芯电缆射孔作业过程中的张力情况，尤其是当射孔枪遇卡后电缆的张力情况，可有效避免该过程中电缆断裂造成的作业事故，有明显的经济效益和社会效益。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明电路总体示意图；

图2是本发明细节模块示意图；

图3是本发明防爆隔离电路示意图；

图4是本发明继电器驱动电路示意图；

图5是本发明应答电路示意图；

图6是本发明模数转换电路示意图；

图7是本发明张力传感器放大电路示意图；

图8是本发明电压采集电路示意图；

图9是本发明采集面板检测电路示意图；

图10是本发明采集面板电源电路示意图；

图11是本发明采集面板电源电路示意图；

图12是本发明采集面板控制器电源电路示意图；

图13是本发明采集面板控制器示意图；

图14是本发明采集面板控制器电源电路示意图；

图15是本发明RS232电路示意图；

图16是本发明RS485电路示意图；

图17是本发明控制面板工作流程图；

图18是本法采集面板工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位 置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，一种油气井用射孔电缆张力检测系统，包括：射孔枪、采集面板、张力传感器、控制面板、触摸屏；

射孔枪安装在张力短节后部，张力短节内部设置采集面板和张力传感器，张力传感器信号发送端连接采集面板信号接收端，采集面板信号交互端通过单芯电缆连接控制面板信号交互端，控制面板信号交互端连接触摸屏。

如图2所示，所述采集面板包括：

防爆隔离电路信号端连接射孔枪，防爆隔离电路信号控制端连接采集面板控制器，采集面板电源电路供电端连接采集面板控制器电源端，采集面板控制器应答控制端连接应答电路控制端，采集面板检测电路信号端连接采集面板控制器检测信号端，模数转换电路信号发送端连接采集面板控制器数字信号接收端，模数转换电路信号接收端连接张力传感器信号发送端。

所述控制面板包括：

模式选择开关电路连接控制面板控制器开关控制端，控制面板控制器串口控制端连接串口电路控制端，串口电路信号传输端连接触摸屏信号传输端，市电连接控制面板电源电路电源端，控制面板电源电路供电端连接控制面板控制器电源端，控制面板控制器载波信号端连接载波电路信号端，控制面板检测电 路连接控制面板控制器检测信号端。

所述市电为220V电源。

如图3和4所示，所述防爆隔离电路包括：

单芯电缆电源输入端分别连接第2二极管正极、第11二极管负极和第7二极管负极，第7二极管正极、第11二极管正极和第2二极管负极连接之后连接继电器常开触点一端，继电器常开触点另一端连接单芯电缆输出端，第2二极管负极还连接第4二极管负极，第4二极管正极连接第31电阻一端，第31电阻另一端连接第3晶体管漏极，第3晶体管源极分别连接第33电阻一端和第13电容一端，第13电容一端还连接第11保护二极管一端，第13电容另一端连接第11保护二极管另一端，第33电阻另一端分别连接第13电容另一端和第3晶体管栅极，第3晶体管栅极还连接第37电阻一端，第37电阻另一端连接工作电源端，继电器常开触点另一端还连接第30电阻一端，第30电阻另一端连接第12二极管正极，第12二极管负极连接第14晶体管漏极，第14晶体管栅极分别连接第54电阻一端和第55保护二极管一端，第54电阻另一端连接继电器驱动电路，第55保护二极管另一端接地，第14晶体管源极连接第55电阻一端，第55电阻另一端连接第54电阻一端。

其中继电器驱动电路包括：14V电源连接第9二极管负极，第9二极管正极连接第6晶体管漏极，第6晶体管栅极分别连接第38电阻一端和第41电阻一端，第38电阻另一端连接采集面板控制器继电器开控制驱动端，第41电阻另一端连接第6晶体管源极，14V电源还连接第14二极管负极，第14二极管正极连接第7晶体管漏极，第7晶体管栅极分别连接第40电阻一端和第46电阻一端，第40电阻另一端连接采集面板控制器继电器关控制驱动端，第46电阻另一端连接第7晶体管源极。

如图5所示，所述应答电路包括：

第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后一端连接电源端，第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后另一端连接第8晶体管漏极，第8晶体管栅极分别连接第28电阻一端和第8保护二极管一端，第28电阻另一端分别连接第8晶体管源极和第8保护二极管另一端，第8保护二极管一端还连接第27电阻一端，第27电阻另一端采集面板控制器应答控制端。

如图13所示，所述采集面板控制器优选为ATmega168-15AD。

如图6所示，所述模数转换电路包括：

第EAD2电容一端分别连接5V电源和第CAD2电容一端，第CAD2一端还连接模数转换芯片电源端，第EAD1电容一端分别连接5V电源和第CAD1电容一端，第CAD1一端还连接模数转换芯片电源端，第CAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入正极端，第CAD3电容另一端接地，第EAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入负极端，第EAD3电容另一端接地，模数转换芯片晶振端并联第2晶振，第2晶振一端连接第CA11电容一端，第2晶振另一端连接第CA12电容一端，第CA11电容另一端接地，第CA12电容另一端接地。

如图7所示，信号放大电路包括：张力传感器信号正极端连接第3电阻一端，第3电阻另一端分别连接第8电容一端和第10电容一端，第8电容另一端接地，第10电容另一端分别连接第4电阻一端和第9电容一端，第9电容另一端接地，第4电阻另一端连接张力传感器信号负极端，第3电阻另一端还连接第8运算放大器正极输入端，第8运算放大器负极输入端连接第4电阻一 端，第8运算放大器第2和3端并联第5电阻，第8运算放大器第5端连接第7电容一端，第7电容另一端接地，第8运算放大器第8端连接第6电容一端，第6电容另一端接地，第8运算放大器输出端连接采集面板控制器放大信号控制端。

如图8所示，电压采集电路包括：电压输入端连接第5二极管正极，第5二极管负极连接第32电阻一端，第32电阻另一端连接第13电阻一端，第13电阻另一端分别连接第15电阻一端和第17电阻一端，第15电阻另一端分别连接第7二极管负极和第7保护二极管一端，第7二极管正极分别连接第7保护二极管另一端和第17电阻另一端，第7保护二极管一端还连接第14电阻一端，第14电阻另一端连接采集面板控制器电压检测端。

如图9所示，检测电路包括：外部输入信号并联第5保护二极管，第5保护二极管一端连接第2二极管正极，第2二极管负极分别连接第3二极管正极和第11电阻一端，第11电阻另一端分别连接第39电阻一端和第11电容一端，第39电阻另一端连接第11电阻一端，第11电容另一端分别连接第6保护二极管一端和第6稳压二极管负极，第6稳压二极管正极分别连接第6保护二极管正极和第18电阻一端，第18电阻另一端分别连接第11电容另一端和第12电阻一端，第12电阻另一端连接采集面板控制器检波测试端，第6保护二极管正极还连接第5保护二极管另一端。

如图10和11所示，所述采集面板电源电路包括：第1晶体管六级连接第3二极管负极，第3二极管正极连接检测电路，第1晶体管栅极分别连接第3稳压二极管负极第14电容一端，第3稳压二极管正极连接第14电容另一端，第3稳压二极管负极还分别连接第4电阻一端和第1保护二极管一端，第1保护二极管另一端分别连接第4电阻另一端和第8二极管正极，第8二极管负 极分别连接第15保护二极管一端和第20电容一端，第15保护二极管另一端连接分别连接第20电容另一端和第9电容一端，第9电容另一端分别连接第20电容一端和第2电容一端，第2电容另一端分别连接第9电容一端和第7电容一端，第2电容一端还连接第1电阻一端，第1电阻另一端连接第1降压控制器关闭控制端，第7电容一端连接第1降压控制器接地端，第7电容另一端连接第1降压控制器软启动端，第1电阻另一端还连接第4晶体管漏极，第4晶体管栅极分别连接第2保护二极管一端和第9电阻一端，第9电阻一端还连接第10电阻一端，第9电阻另一端连接采集面板控制器电源控制端，第10电阻另一端连接供电端，第3电容一端连接第1降压控制器启动端，第3电容另一端分别连接第1电感一端盒第1稳压二极管负极，第1电感另一端分别连接第5电容一端和第5电阻一端，第5电容另一端连接第1降压控制器反馈端，第5电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端连接供电端，第5电容另一端还连接第4电容一端和第2电阻一端，第4电容另一端连接第7电阻一端，第2电阻另一端分别连接第1保护二极管负极和第10二极管正极以及14V电压端，第1保护二极管正极连接第7电阻另一端，第10二极管负极连接第3电阻一端，第3电阻另一端分别连接第12电容一端和第3降压控制器电压输入端，第12电容另一端连接第42电阻一端，第42电阻另一端连接第43电阻一端，第43电阻另一端连接12V电压端，第3降压控制器电压输出端分别连接第6电阻一端和第45电阻一端，第6电阻另一端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第45电阻一端和12V电压端。

该电路用于对采集面板整体的电路板进行供电，同时对控制面板发送的载波信号进行检波操作。

如图12所示，所述采集面板控制器电源电路包括：该电源电路对采集面板控制器进行供电操作，电压输出稳定，线路布局合理；

电源端连接第44电阻一端，第44电阻另一端连接第5晶体管漏极，第5晶体管源极分别连接第21电阻一端和第3保护二极管一端，第21电阻另一端分别连接第3保护二极管另一端和第4稳压二极管负极，第4稳压二极管正极连接第23电容月一端，第23电容另一端分别连接第5晶体管栅极和第21电阻另一端，第13二极管正极连接第3保护二极管一端，第13二极管负极分别连接第2稳压二极管负极和第21电容一端，第21电容另一端分别连接第2稳压二极管正极和第10电容一端，第10电容另一端分别连接第21电容一端和第2降压控制器输入端，第2降压控制器输出端连接第8电容一端，第8电容另一端接地同时连接第18电容一端，第18电容另一端分别连接第2降压控制器输出端和第5稳压二极管负极，第18电容一端还连接第5稳压二极管正极，第5稳压二极管负极还连接第19电阻一端，第19电阻另一端连接电源端。

如图14所示，模式选择开关电路包括：模式开关接口连接第1继电器第2端，第1继电器第2端还连接3.3V电源端，第1继电器第1端连接第87电阻一端，第87电阻另一端连接第20光耦第1端，第20光耦第2端接地，第20光耦第4端分别连接第88电阻一端，第88电阻另一端分别连接3.3V电源端和控制面板控制器模式控制端。

本发明包括触摸屏、控制面板、采集面板和张力传感器；控制面板与井下张力短节通过单芯电缆进行连接，在单芯电缆上实现井上向井下供电和双向数据交换。控制面板包括CPU、电源电路、载波电路、串口电路和模式选择/按钮开关；采集面板包括CPU、电源电路、应答电路、检测电路和防爆隔离电 路；控制面板下发控制指令给采集面板；采集面板根据指令决定是否断开与射孔枪的连接；采集面板从张力传感器实时获取电缆张力数据并上传给控制面板；控制面板接收张力数据并发送给触摸屏显示。

张力传感器、采集面板位于特制金属封闭腔体内，称为“张力短节”；工作时触摸屏、控制面板位于井上，张力短节、射孔枪位于井下，井上与井下部分之间通过单芯电缆联接。

如图16所示，其中串口电路采用RSM3485P芯片进行控制面板的数据传输；如图15所示，通过RSM232与触摸屏进行数据互联。

本发明还公开一种油气井用射孔电缆张力检测方法，包括如下步骤：

S1、控制面板上电，为单芯电缆和采集面板供电；

S2、所述控制面板判断当前工作模式，如果为油气井测量模式，则发送获取数据指令到单芯电缆；如果为油气井射孔模式，则发送油气井接通指令到单芯电缆；

S3、所述采集面板判断接收到的指令，如果为接通指令，则接通与射孔枪连接的单芯电缆；如果为获取数据指令，则指示断开与射孔枪连接的单芯电缆，采集张力传感器的信号并换算为张力数据发送给控制面板；

S4、将所述控制面板接收到张力数据，通过串口电路发送给触摸屏；通过所述触摸屏显示接收到的张力数据。

如图17所示，将控制面板进行上电操作，初始化控制面板的工作状态，以及控制面板的定时器，如果不是油气井测量模式，控制面板发送单芯电缆接通指令，判断模式变化状态，如果为测量模式则由控制面板发送获取数据指令，接收采集面板发送的张力数据，如果接收数据成功，发送该数据同步信号，如果接收数据失败，重新执行接收采集面板发送的张力数据，直到接收数据成功， 将接收的数据发送到触摸屏。

如图18所示，将采集面板进行上电操作，初始化采集面板的工作状态，以及采集面板的定时器，等待控制面板发送的指令，如果获取到接收数据指令，切断射孔枪与单芯电缆工作状态，采集张力传感器的数据，将张力数据发送到控制面板进行数据同步，如果不是接收数据指令，而是接通指令，则接通与射孔枪连接的电缆。

1、所述触摸屏选用欧姆龙NB7W-TW01B可编程控制终端，使用组态编辑软件NB-Designer编写用户界面。触摸屏和所述控制面板采用RS232串口通信。

2、所述控制面板设计为一种2U标准机箱，可安装在测井车机柜内，CPU采用CortexM3架构的stm32芯片，电源电路将220V交流电压转换为CPU工作直流电压和单芯电缆工作电压。串口通信电路用于控制面板与触摸屏通信；模式选择、按钮开关为控制面板的输入部分，用于选择工作模式及向电缆供电；载波电路用于调制下发给采集面板的控制指令；检测电路用于解调采集面板上传的应答数据波形。

3、所述张力传感器选用国外一种张压力传感器，可将被测量介质的张压力转换成标准电信号，可检测范围最大为25000磅。

4、所述采集面板设计为一种尺寸为60mm*48mm的小电路板，CPU采用Atmel公司的一种8位、耐高温、小封装的工业级单片机。电源电路采用多级稳压方式，在较宽范围内提供稳定可靠的电压。检波电路检测控制面板下发的载波信号，以脉冲方式输入给CPU处理。应答电路将应答数据信号调制到单芯电缆上供控制面板解调。ADC电路用于把张力传感器的模拟信号转换为数字信号。防爆隔离电路采用控制继电器的方式控制单芯电缆和射孔枪的断开和 连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，包括：射孔枪、采集面板、张力传感器、控制面板、触摸屏；

射孔枪安装在张力短节后部，张力短节内部设置采集面板和张力传感器，张力传感器信号发送端连接采集面板信号接收端，采集面板信号交互端通过单芯电缆连接控制面板信号交互端，控制面板信号交互端连接触摸屏；

所述采集面板包括：防爆隔离电路信号端连接射孔枪，防爆隔离电路信号控制端连接采集面板控制器，采集面板电源电路供电端连接采集面板控制器电源端，采集面板控制器应答控制端连接应答电路控制端，采集面板检测电路信号端连接采集面板控制器检测信号端，模数转换电路信号发送端连接采集面板控制器数字信号接收端，模数转换电路信号接收端连接张力传感器信号发送端；

所述防爆隔离电路包括：

单芯电缆电源输入端分别连接第2二极管正极、第11二极管负极和第7二极管负极，第7二极管正极、第11二极管正极和第2二极管负极连接之后连接继电器常开触点一端，继电器常开触点另一端连接单芯电缆输出端，第2二极管负极还连接第4二极管负极，第4二极管正极连接第31电阻一端，第31电阻另一端连接第3晶体管漏极，第3晶体管源极分别连接第33电阻一端和第13电容一端，第13电容一端还连接第11保护二极管一端，第13电容另一端连接第11保护二极管另一端，第33电阻另一端分别连接第13电容另一端和第3晶体管栅极，第3晶体管栅极还连接第37电阻一端，第37电阻另一端连接工作电源端，继电器常开触点另一端还连接第30电阻一端，第30电阻另一端连接第12二极管正极，第12二极管负极连接第14晶体管漏极，第14晶体管栅极分别连接第54电阻一端和第55保护二极管一端，第54电阻另一端连接继电器驱动电路，第55保护二极管另一端接地，第14晶体管源极连接第55电阻一端，第55电阻另一端连接第54电阻一端；

其中继电器驱动电路包括：14V电源连接第9二极管负极，第9二极管正极连接第6晶体管漏极，第6晶体管栅极分别连接第38电阻一端和第41电阻一端，第38电阻另一端连接采集面板控制器继电器开控制驱动端，第41电阻另一端连接第6晶体管源极，14V电源还连接第14二极管负极，第14二极管正极连接第7晶体管漏极，第7晶体管栅极分别连接第40电阻一端和第46电阻一端，第40电阻另一端连接采集面板控制器继电器关控制驱动端，第46电阻另一端连接第7晶体管源极。

2.根据权利要求1所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述控制面板包括：

模式选择开关电路连接控制面板控制器开关控制端，控制面板控制器串口控制端连接串口电路控制端，串口电路信号传输端连接触摸屏信号传输端，市电连接控制面板电源电路电源端，控制面板电源电路供电端连接控制面板控制器电源端，控制面板控制器载波信号端连接载波电路信号端，控制面板检测电路连接控制面板控制器检测信号端。

3.根据权利要求1所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述应答电路包括：

第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后一端连接电源端，第22电阻一端、第23电阻一端、第24电阻一端、第25电阻一端、第26电阻一端和第29电阻一端并联后另一端连接第8晶体管漏极，第8晶体管栅极分别连接第28电阻一端和第8保护二极管一端，第28电阻另一端分别连接第8晶体管源极和第8保护二极管另一端，第8保护二极管一端还连接第27电阻一端，第27电阻另一端采集面板控制器应答控制端。

4.根据权利要求1所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述模数转换电路包括：

第EAD2电容一端分别连接5V电源和第CAD2电容一端，第CAD2一端还连接模数转换芯片电源端，第EAD1电容一端分别连接5V电源和第CAD1电容一端，第CAD1一端还连接模数转换芯片电源端，第CAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入正极端，第CAD3电容另一端接地，第EAD3电容一端连接模数转换芯片参考输入负极端，第EAD3电容另一端接地，模数转换芯片晶振端并联第2晶振，第2晶振一端连接第CA11电容一端，第2晶振另一端连接第CA12电容一端，第CA11电容另一端接地，第CA12电容另一端接地。

5.根据权利要求1所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述采集面板电源电路包括：

第1晶体管六级连接第3二极管负极，第3二极管正极连接检测电路，第1晶体管栅极分别连接第3稳压二极管负极第14电容一端，第3稳压二极管正极连接第14电容另一端，第3稳压二极管负极还分别连接第4电阻一端和第1保护二极管一端，第1保护二极管另一端分别连接第4电阻另一端和第8二极管正极，第8二极管负极分别连接第15保护二极管一端和第20电容一端，第15保护二极管另一端连接分别连接第20电容另一端和第9电容一端，第9电容另一端分别连接第20电容一端和第2电容一端，第2电容另一端分别连接第9电容一端和第7电容一端，第2电容一端还连接第1电阻一端，第1电阻另一端连接第1降压控制器关闭控制端，第7电容一端连接第1降压控制器接地端，第7电容另一端连接第1降压控制器软启动端，第1电阻另一端还连接第4晶体管漏极，第4晶体管栅极分别连接第2保护二极管一端和第9电阻一端，第9电阻一端还连接第10电阻一端，第9电阻另一端连接采集面板控制器电源控制端，第10电阻另一端连接供电端，第3电容一端连接第1降压控制器启动端，第3电容另一端分别连接第1电感一端盒第1稳压二极管负极，第1电感另一端分别连接第5电容一端和第5电阻一端，第5电容另一端连接第1降压控制器反馈端，第5电阻另一端连接第8电阻一端，第8电阻另一端连接供电端，第5电容另一端还连接第4电容一端和第2电阻一端，第4电容另一端连接第7电阻一端，第2电阻另一端分别连接第1保护二极管负极和第10二极管正极以及14V电压端，第1保护二极管正极连接第7电阻另一端，第10二极管负极连接第3电阻一端，第3电阻另一端分别连接第12电容一端和第3降压控制器电压输入端，第12电容另一端连接第42电阻一端，第42电阻另一端连接第43电阻一端，第43电阻另一端连接12V电压端，第3降压控制器电压输出端分别连接第6电阻一端和第45电阻一端，第6电阻另一端连接第16电阻一端，第16电阻另一端接地和第6电容一端，第6电容另一端分别连接第45电阻一端和12V电压端。

6.根据权利要求1所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述采集面板控制器电源电路包括：

电源端连接第44电阻一端，第44电阻另一端连接第5晶体管漏极，第5晶体管源极分别连接第21电阻一端和第3保护二极管一端，第21电阻另一端分别连接第3保护二极管另一端和第4稳压二极管负极，第4稳压二极管正极连接第23电容月一端，第23电容另一端分别连接第5晶体管栅极和第21电阻另一端，第13二极管正极连接第3保护二极管一端，第13二极管负极分别连接第2稳压二极管负极和第21电容一端，第21电容另一端分别连接第2稳压二极管正极和第10电容一端，第10电容另一端分别连接第21电容一端和第2降压控制器输入端，第2降压控制器输出端连接第8电容一端，第8电容另一端接地同时连接第18电容一端，第18电容另一端分别连接第2降压控制器输出端和第5稳压二极管负极，第18电容一端还连接第5稳压二极管正极，第5稳压二极管负极还连接第19电阻一端，第19电阻另一端连接电源端。

7.根据权利要求2所述的油气井用射孔电缆张力检测系统，其特征在于，所述模式选择开关电路包括：模式开关接口连接第1继电器第2端，第1继电器第2端还连接3.3V电源端，第1继电器第1端连接第87电阻一端，第87电阻另一端连接第20光耦第1端，第20光耦第2端接地，第20光耦第4端分别连接第88电阻一端，第88电阻另一端分别连接3.3V电源端和控制面板控制器模式控制端。