CN108019201A - 一种固井水泥密度测井仪探头检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田测井仪器检测技术领域，特别涉及一种测井仪探头检测装置。一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，它包括：信号甄别转换器、反相器、FPGA模块、单片机、显示屏以及电源管理模块；工作过程为：九道探头信号经信号甄别转换器的作用后过滤掉干扰信号，再经过反相器成为标准的方波信号进入FPGA模块进行数据采集。FPGA模块通过SPI通讯将结果传给单片机。单片机将结果在显示屏上显示同时将数据通过USB传给上位机数据中心。本发明体积小、重量轻、成本低、携带方便、即插即用，同时设有可调高压电源和低压电源供测井仪调试时使用。

Description

一种固井水泥密度测井仪探头检测装置

技术领域

本发明涉及油田测井仪器检测技术领域，特别涉及一种测井仪探头检测装置。

背景技术

固井是油气井建设的过程中非常重要的一个环节，可是确保一口油气井生产寿命的关键所在，随着科学技术的发展，固井质量评价测井技术也随之发展起来，固井水泥密度测井仪用于测量油田完井的水泥密度和套管厚度，监测固井质量和套管技术状况的测井系统，能定量测量水泥环平均密度、套管厚度、套管相对于井眼的偏心，还可用于充气填混合物固井情况，能够准确评价固井水泥胶结质量，是一种新型的评价固井质量胶结状况的测井设备。固井水泥密度测井仪共有九个伽马探头，同时输出测井信号，固井水泥密度测井仪在现场较验时是以实际联调刻度结果来检测仪器，必须使用体积庞大，成本很高的地面操作系统，并接较长的电路，所以检测时非常不方便。

发明内容

本发明的目的是：提供一种体积小、方便携带的固井水泥密度测井仪探头检测装置。

本发明的技术方案是：一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，它包括：信号甄别转换器、反相器、FPGA模块、单片机、显示屏以及电源管理模块；

信号甄别转换器与固井水泥密度测井仪的九个伽马探头连接，用于采集九道探头信号并滤除干扰信号；

反相器与信号甄别转换器连接，用于将信号甄别转换器输出的探头信号转换成可被FPGA模块识别的方波信号；

FPGA模块与反相器连接，用于接收反相器输出的方波信号，并对方波信号处理得到九道检测数据；具体的：FPGA模块包括：两个D触发器、计数模块以及SPI通讯模块；方波信号首先经过两个D触发器后，再进入计数模块，计数模块按设定时间将检测数据存入SPI通讯模块，SPI通讯模块将检测数据通过SPI总线传送给单片机；

单片机与FPGA模块连接，用于对FPGA模块输出的九道检测数据进一步处理，得到每道探头1S、10S、60S的计数值；

显示屏与单片机连接，用于显示每道探头1S、10S、60S的计数值以及10S、60S倒计时；

单片机与上位机数据中心连接，上位机数据中心用于对九道检测数据进行可视化显示；

电源管理模块与FPGA模块、单片机，用于供电。

进一步的，固井水泥密度测井仪探头检测装置还包括：与电源管理模块相连的外供低压电源模块以及外供高压电源模块。外供高压电源模块用于对外提供连续可调的高压，并设有LED显示屏显示高压数值；

进一步的，单片机外接有复位按键；复位按键用于对1S、10S、60S的计数值清零，以及对时间倒计时复初位。

有益效果：本发明体积小、重量轻、成本低、携带方便、即插即用，同时设有可调高压电源和低压电源供测井仪调试时使用。

附图说明

图1为本发明的组成框图；

图2为本发明中FPGA模块的组成结构图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参见附图1，一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，它包括：信号甄别转换器1、反相器2、FPGA模块3、单片机5、显示屏4以及电源管理模块8；

信号甄别转换器1与固井水泥密度测井仪的九个伽马探头连接，用于采集九道探头信号并滤除干扰信号；本例中，信号甄别转换器1使用三极管开关电路，将信号幅度小于0.7V的干扰信号滤掉；

反相器2与信号甄别转换器1连接，用于将信号甄别转换器1输出的探头信号转换成可被FPGA模块3识别的幅度在0到3.3V之间的方波信号；

参见附图2，FPGA模块3与反相器2连接，用于接收反相器2输出的方波信号，并对方波信号处理得到九道检测数据；具体的，FPGA模块3包括：两个D触发器、计数模块以及SPI通讯模块；方波信号首先经过两个D触发器后，再进入计数模块，这样可以彻底的去除因为输入信号的亚稳态状态给测量结果带来的误差；计数模块的计数过程是：一个时钟到来后，如果信号IN1和IN0分别为1和0，计数值加1。计数模块每隔一段时间将计数值存入SPI通讯模块；SPI通讯模块将数据通过SPI总线传输给单片机5。

单片机5与FPGA模块3连接，用于对FPGA模块3输出的九道检测数据进一步处理，得到每道探头1S、10S、60S的计数值；单片机5还可以外接有复位按键；复位按键用于对1S、10S、60S的计数值清零，以及对时间倒计时复初位；

显示屏4与单片机5连接，用于显示每道探头1S、10S、60S的计数值以及10S、60S倒计时；

单片机5与上位机数据中心6通过USB接口连接，上位机数据中心6用于对九道检测数据进行可视化显示：以9个窗口分别画出9个探头的数据变化曲线；用户可以清楚的描述出数据变化趋势；

电源管理模块8与FPGA模块3、单片机5，用于供电。

进一步的，固井水泥密度测井仪探头检测装置还包括：与电源管理模块8相连的外供低压电源模块9以及外供高压电源模块7；外供低压电源模块9以及外供高压电源模块7用于供测井仪调试时使用；外供高压电源模块7用于对外提供-500V到-2000V连续可调的高压，并设有LED显示屏显示高压数值；外供低压电源模块9对外提供±12V、+24V电源。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，它包括：信号甄别转换器(1)、反相器(2)、FPGA模块(3)、单片机(5)、显示屏(4)以及电源管理模块(8)；

所述信号甄别转换器(1)与固井水泥密度测井仪的九个伽马探头连接，用于采集九道探头信号并滤除干扰信号；

所述反相器(2)与所述信号甄别转换器(1)连接，用于将所述信号甄别转换器(1)输出的探头信号转换成可被所述FPGA模块(3)识别的方波信号；

所述FPGA模块(3)与所述反相器(2)连接，用于接收所述反相器(2)输出的方波信号，并对方波信号处理得到九道检测数据；

所述单片机(5)与所述FPGA模块(3)连接，用于对所述FPGA模块(3)输出的九道检测数据进一步处理，得到每道探头1S、10S、60S的计数值；

所述显示屏(4)与所述单片机(5)连接，用于显示每道探头1S、10S、60S的计数值以及10S、60S倒计时；

所述单片机(5)与上位机数据中心(6)连接，所述上位机数据中心(6)用于对九道检测数据进行可视化显示；

所述电源管理模块(8)与所述FPGA模块(3)、所述单片机(5)，用于供电。

2.如权利要求1所述的一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，它还包括：与所述电源管理模块(8)相连的外供低压电源模块(9)以及外供高压电源模块(7)。

3.如权利要求1或2所述的一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，所述FPGA模块(3)包括：两个D触发器、计数模块以及SPI通讯模块；方波信号首先经过两个所述D触发器后，再进入所述计数模块，所述计数模块按设定时间将检测数据存入所述SPI通讯模块，所述SPI通讯模块将检测数据通过SPI总线传送给所述单片机(5)。

4.如权利要求1或2所述的一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，所述单片机(5)外接有复位按键；所述复位按键用于对1S、10S、60S的计数值清零，以及对时间倒计时复初位。

5.如权利要求1或2所述的一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，所述单片机(5)与所述上位机数据中心(6)之间通过USB接口连接。

6.如权利要求2所述的一种固井水泥密度测井仪探头检测装置，其特征在于，所述外供高压电源模块(7)用于对外提供连续可调的高压，并设有LED显示屏显示高压数值。