CN116220663A - 一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及温压测量技术领域，特别是指一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，包括：子弹形封装壳体，子弹形封装壳体采用液态聚二甲基硅氧烷浇筑成型，包括子弹形端面；子弹形封装壳体内设置聚四氟乙烯气凝胶层和控制电路板，聚四氟乙烯气凝胶层包裹控制电路板；子弹形封装壳体外表面设置多孔导电PDMS压力感知模块，多孔导电PDMS压力感知模块连接控制电路板；温压测量器还包括热电偶，热电偶的冷端连接控制电路板，热电偶的热端延伸至子弹形端面，并伸出子弹形端面。本发明能够实现整个钻完井全过程中快速、连续、低成本地进行井筒温度场、压力场测量，对井下高温高压环境耐受性强，有效地弥补了现有技术中的不足。
Description
技术领域
本发明涉及温压测量技术领域，尤其指石油、天然气钻完井与天然气水合物钻采的井筒压力场、温度场测量，特别是指一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器。
背景技术
随着勘探开发的不断深入，钻完井工程面临的目标井深呈持续增长态势，面对的油气藏地质条件越来越复杂，风险管控对于钻完井过程也显得更加重要。复杂的井下环境特别是窄安全密度窗口等难题导致钻完井过程中漏失、井涌、窜槽等复杂频发，破坏井筒的完整性，甚至可能导致油气井的报废。
温度与压力是影响流体物性的重要参数，不同温度条件下流体的密度和流变性参数相较地面环境测量值均会发生变化，特别是针对天然气水合物的开发，温度是敏感因素，在非低温条件0℃-15℃，天然气水合物很不稳定，对压力控制条件要求很高。对于井筒内流体，或者更进一步对于井筒内的各个流体微元来说，温度影响着每个流体微元内的压力变化，进而影响着井筒内整个流场的压力分布，而压力及时而准确的测量对于保证安全操作，避免“井涌”、“井漏”等事故具有重大意义。因此，获取井筒内准确的温度、压力分布，对于钻完井过程中井下流体性质和施工过程风险的计算、判断和控制有着重要意义。
随钻测量技术经过长时间的发展，形成了一系列成熟的产品，取得了显著的应用效果。但目前主要使用的一些随钻地层压力测量仪器，基本原理都是在靠近钻头的底部组合钻具中安装传感器，测得近钻头处的地层温度信息。现有工具由于一些客观局限性的存在，导致其并不能在钻完井全过程中得到充分的应用。
首先，目前应用的随钻测量工具大都成本较高，一旦井下发生复杂事故可能导致设备报废，增加钻井经济成本。
其次，目前的参数测量多以近钻头处为主，是对井筒顶点的测量，缺少对整个井筒的温度梯度变化的立体全过程测量。
再次，目前的随钻测量工具大都应用于钻井过程的参数测量，而很少关注完井过程。
随着油气资源勘探的进一步深入，钻井和完井过程都同样面临着风险与挑战。钻完井过程不仅决定着能否继续钻进，更影响着油气井的寿命和油气藏的采收率，因此针对钻完井全过程中井筒温度、压力的立体检测变得尤为重要。井下温度与压力数据的准确获取可以有效避免复杂，保障油气井质量，实现安全、可靠的钻完井作业。
虽然微型化井下温压测量器不断地改进升级，但目前其量程范围一般为耐温125℃、耐压100MPa左右，从而限制了此类工具应用于深井超深井等极端井下温压环境。
发明内容
为了解决现有技术中微型化井下温压测量器量程范围有限，难以实现深井超深井等极端井下环境的温压测量的技术问题，本发明的一个实施例提供了一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，所述温压测量器包括：子弹形封装壳体，所述子弹形封装壳体采用液态聚二甲基硅氧烷浇筑成型，包括子弹形端面；
所述子弹形封装壳体内设置聚四氟乙烯气凝胶层和控制电路板，所述聚四氟乙烯气凝胶层包裹所述控制电路板；
所述子弹形封装壳体外表面设置多孔导电PDMS压力感知模块，所述多孔导电PDMS压力感知模块连接所述控制电路板；
所述温压测量器还包括热电偶，所述热电偶的冷端连接所述控制电路板，所述热电偶的热端延伸至所述子弹形端面，并伸出所述子弹形端面。
在一个较佳的实施例中，所述温压测量器还包括电池模块，所述聚四氟乙烯气凝胶层包裹所述电池模块。
在一个较佳的实施例中，所述控制电路板与所述热电偶的热端的端面平行。
在一个较佳的实施例中，所述的控制电路板上集成MCU模块、测压模块、测温模块和供电模块，所述MCU模块包括最小系统；
其中，所述测压模块包括高精度压力传感器电路、高精度ADC电路和低精度压力传感器电路，
所述高精度压力传感器电路包括第一惠斯通桥和第一运算放大器，所述低精度压力传感器电路包括第二惠斯通桥和第二运算放大器，所述第一惠斯通桥和所述第二惠斯通桥连接所述子弹形封装壳体外表面设置的多孔导电PDMS压力感知模块；
其中，所述高精度压力传感器电路通过所述高精度ADC电路进行模数转换，与所述MCU模块通信；
所述低精度压力传感器电路通过所述MCU模块自带的ADC电路，与所述MCU模块通信；
所述测温模块包括温度传感器电路，所述温度传感器电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器连接所述热电偶的冷端。
在一个较佳的实施例中，所述第一运算放大器的输入端连接所述第一惠斯通桥，所述第一运算放大器的输出端连接所述高精度ADC电路，所述高精度ADC电路以I2C通信的方式与所述MCU模块通信。
在一个较佳的实施例中，所述第二运算放大器的输入端连接所述第二惠斯通桥，所述第二运算放大器的输出端连接所述MCU模块自带的ADC电路。
在一个较佳的实施例中，所述第三运算放大器的输入端连接所述热电偶的冷端，所述第三运算放大器的输出端连接所述MCU模块自带的ADC电路。
在一个较佳的实施例中，所述MCU模块还包括高速晶体振荡器和低速晶体振荡器。
在一个较佳的实施例中，所述供电模块包括电源电路、电池接口和电源滤波电路；
所述电源电路，用于在宽输入电压范围内产生3.3V的固定调节输出电压，所述电池接口连接电池模块；
所述电源滤波电路配置贴片电容，用于滤除电源电路中的高低频噪声。
在一个较佳的实施例中，所述的控制电路板上还集成SWD接口和串行通信接口。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明提出一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，能够实现整个钻完井全过程中快速、连续、低成本进行井筒温度场、压力场测量。本发明设计灵巧简便，成本低廉，使用方便，针对全井筒进行连续测量，对井下高温高压环境耐受性强，有效地弥补了现有技术中的不足。
本发明提出一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，采用多孔导电PDMS压力传感模块与热电偶分别检测井筒压力、温度值，采用聚四氟乙烯气凝胶层包裹控制电路板来隔绝温度，采用聚二甲基硅氧烷材料浇注成子弹形封装壳体，控制电路板集成MCU模块进行数据处理，提高测量装置的集成度，可以快速监测钻完井全过程中的井筒压力与温度变化，为及时了解井壁稳定性、井涌井漏提供技术支持，使得地面操作人员可以及时调节井筒压力或改变井下流体性能，从而可以有效地防止事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的结构示意图。
图2是本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的截面示意图。
图3是本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的控制电路板结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的结构示意图，图2所示本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的截面示意图，根据本发明的实施例，提供一种耐超高温超高压(200℃，200MPa)的微型化井下温压测量器，包括：子弹形封装壳体1。
子弹形封装壳体1采用液态聚二甲基硅氧烷(PDMS)浇筑成型，使子弹形封装壳体1具有耐热性、耐寒性、防水性、具有导热性等特点，导热系数为0.134-0.159W/(m·K)，透光率100％。其具有生理惰性和良好的化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，可在-50℃～250℃下长期使用。
子弹形封装壳体1具有优良的物理特性，可以在复杂的井筒流场环境中保持性能稳定，保证子弹形封装壳体1的整体完好，可以很好地保护控制电路板5中的元器件不受破坏并保证子弹形封装壳体1内和子弹形封装壳体1外压力平衡，提高子弹形封装壳体1的抗压强度，实现耐受200MPa的压力环境。
本发明子弹形封装壳体1包括子弹形端面2，从而形成子弹形结构，使子弹形封装壳体1节省材料，并且有利于将子弹形封装壳体1在钻井液中流动所受的阻力最小化。
根据本发明的实施例，子弹形封装壳体1内设置聚四氟乙烯气凝胶层6、控制电路板5和电池模块10，聚四氟乙烯气凝胶层6包裹控制电路板5和电池模块10。电池模块10为控制电路板5提供电能，在一些实施例中，电池模块10为纽扣电池。
由于电池模块10与控制电路板5平行，因此最大尺寸可以与控制电路板5几何尺寸近似。考虑纽扣电池的直径最好不要超过15mm，电池模块10选用松下BR1225A型耐高温纽扣电池。电池工作温度为-40至+125℃，额定容量为48mAh，外型尺寸为：直径12mm，厚度2.5mm。
聚四氟乙烯气凝胶层6热系数为0.27W/(m·K)，具有良好的隔热性，可以及大幅度降低控制电路板5中的元器件受外部环境温度的影响，保证控制电路板5在高温下正常工作，实现耐受200℃温度环境。
根据本发明的实施例，子弹形封装壳体1外表面设置多孔导电PDMS压力感知模块4，多孔导电PDMS压力感知模块4连接控制电路板5。多孔导电PDMS压力感知模块4用于感知井筒环境流场压力。
本发明提供的一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器还包括热电偶3，热电偶3的冷端9连接控制电路板5，热电偶3的热端8延伸至子弹形端面2，并伸出子弹形端面2。
本发明热电偶3的热端8延伸至子弹形端面2，并伸出子弹形端面2直接与外界接触，用于在井筒中运动时可以感知井筒环境流场温度。热电偶3的冷端9与控制电路板5直接相连，热电偶3的工作特性使得热端8与冷端9的温度相互隔绝，从而避免了外部温度沿热电偶3传递至控制电路板5引起故障。
控制电路板5通过温度传感器电路(下文中阐述)采集热电偶3的冷端9和热端8的电压差，结合热电偶3的冷端9的温度进而推算出热电偶3的热端8温度，实现测量井筒温度。具体的测量算法，本领域技术人员通过现有的热电偶的测量算法进行配置，实施例中不再赘述。
在一个优选的实施例中，控制电路板5与热电偶3的热端8的端面平行(热电偶3垂直于控制电路板5)。
子弹形封装壳体1外表面还设置数据接口7，数据接口7连接至控制电路板5。在一些实施例中数据接口7设置4个。
如图3所示本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器的控制电路板结构框图，根据本发明的实施例，控制电路板5上集成MCU模块100、测压模块、测温模块、供电模块、SWD接口700和串行通信接口900。
MCU模块100
MCU模块100为单片微型计算机(Microcontro l l er Un it，单片机)。MCU模块100用于构成数据处理单元，接收多孔导电PDMS压力感知模块4与热电偶3的压力数据和温度数据，进行数据接收、存储、分析与传送，模数转换，对收到的压力数据与温度数据进行处理，对压力数据与温度数据相应的打上时间标签，存储数据到内部f l ash存储器并实时发送数据，并与上位机进行通讯。
MCU模块100包括最小系统101、高速晶体振荡器102和低速晶体振荡器103。
最小系统101选用意法半导体的最小系统STM32F412CGU6或最小系统STM32L4Q5CGU6。意法半导体的最小系统STM32F412CGU6和最小系统STM32L4Q5CGU6均为超低功耗微控制器，区别在于最小系统STM32F412CGU6内置自带的ADC电路(模数转换电路)为12位，不可过采样，最小系统STM32L4Q5CGU6内置自带的ADC电路为12位，可过采样至16位。
最小系统101自带的ADC电路的位数直接影响到温度传感器电路600和低精度压力传感器电路400的工作精度，由于意法半导体的最小系统STM32F412CGU6和最小系统STM32L4Q5CGU6的封装相同，故可以根据实际情况与预算自由选择替换。本实施例中，最小系统101选用意法半导体的最小系统STM32F412CGU6。
此外，意法半导体的最小系统STM32F412CGU6和最小系统STM32L4Q5CGU6支持所有ARM(Advanced RISC Mach i ne，ARM处理器)单精度数据处理指令和数据类型，实现了一个完整的DSP(D igita l Signa l Process i ng，数字信号处理)指令集和增强应用的存储器保护单元安全。具有标准和高级通信接口，并内置1MB的F l ash存储器，数据总线宽度为32bit。具有三种低功耗模式(睡眠模式、停机模式、待机模式)，且能够在短时间内启动，意法半导体的最小系统STM32F412CGU6和最小系统STM32L4Q5CGU6的封装尺寸相同且足够小，均适用于井下环境。
在一些实施例中，MCU模块100配合采用型号为RC0201FR-0710RL的10KΩ贴片电阻。10KΩ的上拉电阻起限流作用，可以大幅降低流入最小系统101的电流值，防止最小系统101被烧毁，并可将信号线强制钳位至某个电平，以防止信号线因悬空而出现不确定的状态。
根据本发明的实施例，高速晶体振荡器102和低速晶体振荡器103，作为时钟源，MCU模块100通过高速晶体振荡器102和低速晶体振荡器103计时并对数据进行时间标记。
高速晶体振荡器102采用频率为8MHz的无源晶振，低速晶体振荡器103采用频率为32.768kHz的无源晶振。高速晶体振荡器102和低速晶体振荡器103分别配备频，工作电源通过电池模块10供电。
高速晶体振荡器102和低速晶体振荡器103，分别采用10pF与20pF的晶振负载电容，以较好地保证最小系统101外部晶振输出振荡频率的稳定性。
在一个实施例中，为了节省电池模块10的电能，本发明一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，在使用前将长期处于功耗极低的休眠状态，而只有在实际开始进行数据采集时，才会被激活，从而达到延长测量时间的目的。
测压模块
根据本发明的实施例，测压模块包括高精度压力传感器电路300、高精度ADC电路200和低精度压力传感器电路400。
高精度压力传感器电路300包括第一惠斯通桥301和第一运算放大器302，低精度压力传感器电路400包括第二惠斯通桥401和第二运算放大器402。第一惠斯通桥301和第二惠斯通桥401连接子弹形封装壳体1外表面设置的多孔导电PDMS压力感知模块4。
高精度压力传感器电路300的第一运算放大器302的放大倍数为200倍。高精度压力传感器电路300通过高精度ADC电路200进行模数转换，并与MCU模块100通信。
具体地，第一运算放大器302的输入端连接第一惠斯通桥301，第一运算放大器302的输出端连接高精度ADC电路200，高精度ADC电路200以I2C通信的方式与MCU模块100的最小系统101通信。
根据本发明的实施例，高精度ADC电路200选用美国微芯的MCP3421信号的ADC电路。
高精度ADC电路200将高精度压力传感器电路300采集的模拟信号转变为数字信号以供MCU模块100的最小系统101读取。
任何模拟信号在模数转换后都会有所损失，ADC位数代表着其分辨率，会直接决定模数转换的精度。本发明高精度ADC电路200选用的MCP3421为18位ADC，分辨率高达1/218，而最小系统101自带的ADC电路为12位，分辨率只有1/212。
因此，本发明高精度ADC电路200的完全可以满足高精度的要求。本发明高精度ADC电路200输入来自放大倍数为200倍的第一运算放大器302，以I2C通信方式与最小系统101交换数据，工作温度为-40℃至125℃，封装尺寸小，功耗低。
在一个实施例中，高精度ADC电路200的驱动程序，在电脑上完成后直接下载到MCU模块100上，MCU模块100以I2C通信的方式向高精度ADC电路200发送工作指令或接收其传回的数据。
根据本发明的实施例，低精度压力传感器电路400的第二运算放大器402的放大倍数为100倍。低精度压力传感器电路400通过MCU模块100自带的ADC电路，与MCU模块100通信。
具体地，第二运算放大器402的输入端连接第二惠斯通桥401，第二运算放大器402的输出端连接MCU模块100自带的ADC电路，通过MCU模块100自带的ADC电路，与MCU模块100的最小系统101通信。
本发明中第一惠斯通桥301和第二惠斯通桥401是经典的电桥电路，通过电阻值的变化测量物理量的变化，第一惠斯通桥301和第二惠斯通桥401连接子弹形封装壳体1外表面设置的多孔导电PDMS压力感知模块4，通过多孔导电PDMS压力感知模块4将外界压力变化转换为电压变化，并将电压传送给第一运算放大器302和第二运算放大器402进行放大。
第一运算放大器302放大后的电压通过高精度ADC电路200进行模数转换，并与MCU模块100的最小系统101通信，第二运算放大器402放大后的电压通过MCU模块100自带的ADC电路进行模数转换，与MCU模块100的最小系统101通信。通过对MCU模块100编程，由得到的电压数据反推出外部环境压力。
本发明第一运算放大器302和第二运算放大器402选用亚德诺的AD8226ARMZ运算放大器，AD8226ARMZ运算放大器是一款低成本、宽电源电压范围仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至1000。
第一运算放大器302的放大倍数为200倍，用于高精度而小量程的压力测量，第二运算放大器402放大倍数为100倍，用于低精度而大量程的压力测量。
第一运算放大器302和第二运算放大器402选用亚德诺的AD8226ARMZ运算放大器，带宽(G＝1)为：1.5MHz。共模抑制比(G＝1)为：最低为90dB。工作额定温度为：-40℃至+125℃，且采用较小的MSOP封装(微型小外形封装)，非常适用高度紧凑、密不透风的井下环境。
根据本发明的实施例，第一运算放大器302和第二运算放大器402配置PMOS管(P沟道耗尽型场效应晶体管)。具体地，第一运算放大器302配置第一PMOS管303，第二运算放大器402配置第二PMOS管403。
第一PMOS管303和第二PMOS管403选用美微科的PMOS管SI3139KL3-TP。第一PMOS管303的栅极接MCU模块100的GPIO(Genera l-purpose i nput/outpu，通用型输入输出)输出口，源极接3.3V网络，漏极接第一运算放大器302的供电口。
第二PMOS管403的栅极接MCU模块100的GPIO输出口，源极接3.3V网络，漏极接第二运算放大器402的供电口。
通过对MCU模块100编程控制第一PMOS管303和第二PMOS管403的开漏，进而控制第一运算放大器302和第二运算放大器402是否工作，从而达到降低功耗，节省电池电量的目的。
测温模块
根据本发明的实施例，测温模块包括温度传感器电路600，温度传感器电路600包括第三运算放大器601，第三运算放大器601连接热电偶3的冷端9。
温度传感器电路600的第三运算放大器601的放大倍数为200倍。温度传感器电路600通过MCU模块100自带的ADC电路，与MCU模块100通信。
具体地，第三运算放大器601的输入端连接热电偶3的冷端9，第三运算放大器601的输出端连接MCU模块100自带的ADC电路，通过MCU模块100自带的ADC电路，与MCU模块100的最小系统101通信。
热电偶3的热端8伸出至外部环境，第三运算放大器601的输入端连接热电偶3的冷端9，第三运算放大器601的输出端连接MCU模块100的自带的12位ADC电路。通过热电偶3的感知外界温度变化转换为电压变化，热电偶3的冷端9将电压传输至第三运算放大器601进行放大，第三运算放大器601放大后的电压通过MCU模块100的自带的12位ADC电路进行模数转换，与MCU模块100的最小系统101通信。通过对MCU模块100编程，由得到的电压数据反推出外部环境温度。
本发明由于热电偶3的冷端9和热端8的温度不互通，热端8所受高温不会沿热电偶3传递至控制电路板5，从而避免引起控制电路板5故障。
本发明的第三运算放大器601同样选用选用亚德诺的AD8226ARMZ运算放大器，其性能已经在上文的第一运算放大器302和第二运算放大器402中阐述，这里不再赘述。
同样地，根据本发明的实施例，第三运算放大器601配置PMOS管(P沟道耗尽型场效应晶体管)。具体地，第三运算放大器601配置第三PMOS管602。
第三PMOS管602选用美微科的PMOS管SI3139KL3-TP。第三PMOS管602的栅极接MCU模块100的GPIO输出口，源极接3.3V网络，漏极接第三运算放大器601的供电口。
通过对MCU模块100编程控制第三PMOS管602的开漏，进而控制第三运算放大器601是否工作，从而达到降低功耗，节省电池电量的目的。
供电模块
根据本发明的实施例，供电模块包括电源电路500、电池接口800和电源滤波电路1000。
电源电路500，用于在宽输入电压范围(1.8V至5.5V)内产生3.3V的固定调节输出电压，电池接口800连接电池模块10。电源滤波电路1000配置贴片电容，用于滤除电源电路500中的高低频噪声。
具体的实施例中，电源电路500选用亚德诺的LTC3240。当输入电压大于调节输出电压时，电源电路500作为一个低降稳压器工作。一旦输入电压下降到调节输出电压的100mV范围内，电源电路500自动切换到升压模式。在升压模式下，电源电路500作为恒频(1.2MHz)双倍电荷泵工作。
电源电路500内置软启动电路来防止启动过程中过多的涌流，热关机和限流电路允许部件在从VOUT(电源输出)到GND(接地端)的连续短路中存活。
本发明电源滤波电路1000配置贴片电容，不仅使电池模块10直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电源电路500的影响，同时还可吸收电源电路500工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电源电路500的工作性能更加稳定。
电源滤波电路1000采用型号为GRM155R61A106ME44D的10uF贴片电容和型号为GRM155R71 C104KA88D的100nF贴片电容。10uF的大电容可以滤除电源电路500中的低频噪声，100nF的小电容可以滤除电源电路500中的高频噪声。贴片电容可以起到去耦作用，满足驱动电源电路500电流的变化，避免相互间的耦合干扰。
通信接口
根据本发明的实施例，控制电路板5上集成SWD接口700和串行通信接口900，SWD接口700和串行通信接口900连接数据接口7。
SWD接口700为仿真器预留的调试接口，用于对MCU模块100内部嵌入式程序进行仿真调试，其需求的引脚少，需要的控制电路板5空间相对较小，适合微型温压测量器。
串行通信接口900，MCU模块100把记录或者存储的压力、温度数据，打上时间标签后通过串行通信接口900传输给上位机，或者接收来自上位机的指令。通讯方式采用串行通讯方式，采用RS485/RS422/RS232等常用的硬件通讯网络。
在一些实施例中，MCU模块100配置蓝牙通信接口，实现数据的无线传输。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器，其特征在于，所述温压测量器包括：子弹形封装壳体，所述子弹形封装壳体采用液态聚二甲基硅氧烷浇筑成型，包括子弹形端面；
所述子弹形封装壳体内设置聚四氟乙烯气凝胶层和控制电路板，所述聚四氟乙烯气凝胶层包裹所述控制电路板；
所述子弹形封装壳体外表面设置多孔导电PDMS压力感知模块，所述多孔导电PDMS压力感知模块连接所述控制电路板；
所述温压测量器还包括热电偶，所述热电偶的冷端连接所述控制电路板，所述热电偶的热端延伸至所述子弹形端面，并伸出所述子弹形端面。
2.根据权利要求1所述的温压测量器，其特征在于，所述温压测量器还包括电池模块，所述聚四氟乙烯气凝胶层包裹所述电池模块。
3.根据权利要求1所述的温压测量器，其特征在于，所述控制电路板与所述热电偶的热端的端面平行。
4.根据权利要求1所述的温压测量器，其特征在于，所述的控制电路板上集成MCU模块、测压模块、测温模块和供电模块，所述MCU模块包括最小系统；
其中，所述测压模块包括高精度压力传感器电路、高精度ADC电路和低精度压力传感器电路，
所述高精度压力传感器电路包括第一惠斯通桥和第一运算放大器，所述低精度压力传感器电路包括第二惠斯通桥和第二运算放大器，所述第一惠斯通桥和所述第二惠斯通桥连接所述子弹形封装壳体外表面设置的多孔导电PDMS压力感知模块；
其中，所述高精度压力传感器电路通过所述高精度ADC电路进行模数转换，与所述MCU模块通信；
所述低精度压力传感器电路通过所述MCU模块自带的ADC电路，与所述MCU模块通信；
所述测温模块包括温度传感器电路，所述温度传感器电路包括第三运算放大器，所述第三运算放大器连接所述热电偶的冷端。
5.根据权利要求4所述的温压测量器，其特征在于，所述第一运算放大器的输入端连接所述第一惠斯通桥，所述第一运算放大器的输出端连接所述高精度ADC电路，所述高精度ADC电路以I2C通信的方式与所述MCU模块通信。
6.根据权利要求4所述的温压测量器，其特征在于，所述第二运算放大器的输入端连接所述第二惠斯通桥，所述第二运算放大器的输出端连接所述MCU模块自带的ADC电路。
7.根据权利要求4所述的温压测量器，其特征在于，所述第三运算放大器的输入端连接所述热电偶的冷端，所述第三运算放大器的输出端连接所述MCU模块自带的ADC电路。
8.根据权利要求4至7中任一权利要求所述的温压测量器，其特征在于,所述MCU模块还包括高速晶体振荡器和低速晶体振荡器。
9.根据权利要求4所述的温压测量器，其特征在于,所述供电模块包括电源电路、电池接口和电源滤波电路；
所述电源电路，用于在宽输入电压范围内产生3.3V的固定调节输出电压，所述电池接口连接电池模块；
所述电源滤波电路配置贴片电容，用于滤除电源电路中的高低频噪声。
10.根据权利要求4所述的温压测量器，其特征在于,所述的控制电路板上还集成SWD接口和串行通信接口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310025791.2A CN116220663A (zh) | 2023-01-09 | 2023-01-09 | 一种耐超高温超高压的微型化井下温压测量器 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=86579751
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117928658A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-04-26 | 成都凯天电子股份有限公司 | 一种高温环境下应用的温度压力信号扫描器测量系统 |
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2023
- 2023-01-09 CN CN202310025791.2A patent/CN116220663A/zh active Pending
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