CN202039841U - 信号模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号模拟器，主要包括将下井仪器电磁阀驱动信号转换为压力脉冲信号输出的信号发生电路、将所述信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统采集处理的信号转换电路、以及对所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度进行判断的信号检测电路；所述信号发生电路的输出端与所述信号转换电路的输入端相连；所述信号发生电路的输出端与信号检测电路的输入端相连。根据本实用新型提供的一种信号模拟器能满足无线随钻测井仪井下仪器与地面系统设备模拟联调，全面检测系统是否正常工作。

Description

信号模拟器

技术领域

 本实用新型涉及石油测井领域，特别涉及一种随钻测井泥浆压力信号模拟器。

背景技术

无线随钻测井仪是在正常钻井时，实时测量所钻井段的井斜、方位、温度等工程参数和所钻地层的电阻率、伽马射线强度、孔隙度等地层参数的一种仪器。由于无线随钻测井仪器的特殊工作环境，要求井下仪器通过泥浆脉冲将所钻井段测量数据传输到地面的压力传感器，地面设备通过对压力传感器上的压力变化来解码井下仪器所测数据。

在钻井过程中井队的钻井设备泥浆泵打开，随钻测井仪井下仪器脉冲发生器接收到开泵信号后，井下仪器的电路和传感器开始工作，将测量到的数据编码并驱动泥浆脉冲发生器的电磁阀工作，通过泥浆脉冲波发送到地面，地面设备通过检测泥浆压力的变化来解码井下仪器的测量数据。在地面调试时，由于没有泥浆压力变化信号，井下仪器和地面系统只能单独检测，井下仪器的检测通过计算机从井下仪器数据口读取所测量的数据和井下仪器的配置，地面系统需要通过压力泵检测地面仪器的解码和数据处理功能。这样就无法完整准确地检测仪器功能。

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种能满足无线随钻测井仪井下仪器与地面系统设备模拟联调，全面检测系统是否正常工作的信号模拟器。

根据本实用新型提供的一种信号模拟器包括：将下井仪器电磁阀驱动信号转换为压力脉冲信号输出的信号发生电路、将所述信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统采集处理的信号转换电路、以及对所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度进行判断的信号检测电路；所述信号发生电路的输出端与所述信号转换电路的输入端相连；所述信号发生电路的输出端与所述信号检测电路的输入端相连。

所述信号模拟器还包括：

用声音显示所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度的蜂鸣器K2；

用光显示所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度的显示电路；

所述蜂鸣器K2与所述信号发生电路的输出端相连，所述显示电路的输入端与所述信号检测电路的输出端相连。

所述信号发生电路包括：

倒相放大器U1A以及将电磁阀驱动信号转为脉冲信号的续电器K1；所述续电器K1两端与井下仪器信号输出端相连，所述续电器K1的联动开关分别与所述蜂鸣器K2以及所述倒相放大器U1A相连。

所述信号转换电路包括：

倒相放大器U1C以及完成将所述信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统的光电耦合器U7，所述信号发生电路通过所述所述倒相放大器U1C与所述光电耦合器U7相连。

所述信号检测电路包括：

分频电路、用来驱动二极管发光的分频器芯片U4，计数器芯片U3A、U3BA、U6A，或门U5A、U5B、U5C、U5D，非门U8A、U8C、U8D、U9A、U9D；所述信号发生电路通过或门U5A与芯片U4相连；所述分频电路依次通过芯片U6A、芯片U3A分别与芯片U4和U3BA相连；芯片U4依次通过或门U5B、非门U8A与所述显示电路相连；芯片U4依次通过或门U5C、非门U9D与所述显示电路相连; 芯片U4依次通过或门U5D、非门U8C与所述显示电路相连; 芯片U4依次通过芯片U3BA、非门U9A与所述显示电路相连。

所述分频电路包括石英晶体振荡器Y1和计数器芯片U2；所述石英晶体振荡器Y1的与所述芯片U2相连；所述芯片U2与所述芯片U6A相连。

所述显示电路设置有对信号宽度进行显示的五组发光二极管D2、D3、D4、D5、D6；所述非门U8A通过所述发光二极管D2接地；所述非门U9D通过所述发光二极管D3接地；所述非门U8C通过所述发光二极管D4接地；所述非门U8D通过所述发光二极管D5接地；所述非门U9A通过所述发光二极管D6接地。

根据本实用新型提供的提供一种信号模拟器能满足无线随钻测井仪井下仪器与地面系统设备模拟联调，全面检测系统是否正常工作。

附图说明

图1是本实用新型一种信号模拟器的功能电路结构框图；

图2是本实用新型一种信号模拟器的实施例的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种信号模拟器包括：将下井仪器电磁阀驱动信号转换为压力脉冲信号输出的信号发生电路、将信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统采集处理的信号转换电路、对信号发生电路输出的脉冲信号宽度进行判断并控制显示电路实时显示的信号检测电路、用声音显示信号发生电路输出的脉冲信号宽度的蜂鸣器K2以及用光显示信号发生电路输出的脉冲信号宽度的显示电路。信号发生电路的输出端与信号转换电路的输入端相连；信号发生电路的输出端与信号检测电路的输入端相连；蜂鸣器K2与信号发生电路的输出端相连，显示电路的输入端与信号检测电路的输出端相连。

泥浆脉冲类无线随钻测井仪的井下仪器在工作时通过驱动泥浆脉冲发生器工作，产生泥浆压力波。此时信号发生电路通过接收井下仪器脉冲数据，控制继电器K1开关闭合，将继电器K1连接到蜂鸣器K2上，通过对继电器K1的开关闭合声音初步判断井下仪器驱动脉冲发生器的驱动工作状况。脉冲信号通过信号转换电路将脉冲信号转换为电流信号供地面数据采集系统采集处理。同时信号检测电路检测井下仪器传输的信号宽度并控制显示电路实时显示。

如图2所示，本实用新型实施例提供的一种信号模拟器包括：蜂鸣器K2、信号发生电路、信号转换电路、信号检测电路以及显示电路。

其中，信号发生电路包括信号输入+、信号输入-、续电器K1、电阻R10、电阻R1、电阻R2、电容C1、二极管D1以及倒相放大器U1A。续电器K1与电阻R10并联，两端分别与信号输入DS+、信号输入DS-相连。续电器K1通过一联动开关分别与蜂蜜器K2和二极管D1相连。二极管D1通过电阻R1、电阻R2与电源电压VCC相连。二极管D1通过电阻R1与倒相放大器U1A的1脚相连。二极管D1通过电阻R1、电容C1接地。

信号转换电路包括倒相放大器U1C、光电耦合器U7（一种发光二极管与光电晶体管面对面封装的单回路、内光路光电耦合器）、可调电阻RW1以及可调电阻RW2。信号发生电路与倒相放大器U1C的5脚相连。倒相放大器U1C的6脚与光电耦合器U7的输入端相连。光电耦合器U7与可调电阻RW2并联。光电耦合器U7将脉冲信号转化为电流信号后分成两路输出，一路通过可调电阻RW1与信号输出端相连，另一路与信号输出地相连。

信号检测电路包括分频电路、计数器芯片U3A、计数器芯片U3BA、用来驱动二极管发光的分频器芯片U4，计数器芯片U6A，或门U5A、或门U5B、或门U5C、或门U5D、非门U8A、非门U8C、非门U8D、非门U9A、非门U9D、倒相放大器U1B、倒相放大器U1D、倒相放大器U1E、倒相放大器U1F、电容C4以及电阻R4。其中分频电路包括计数器芯片U2、振荡器Y1、电容C2、电容C3以及电阻R3。振荡器Y1与电容C3串联后与电容C2并联，两端分别与芯片U2的11脚和12脚相连。石英晶体振荡器Y1与电阻R3并联，两端分别与芯片U2的11脚和10脚相连。倒相放大器U1A的2脚分别与电容C4的输入端和倒相放大器U1B的3脚相连。电容C4的输出端通过电阻R4接地。电容C4的输出端与或门U5A的1脚和2脚相连。或门U5A的3脚分别与芯片U4的15脚和芯片U3BA的15脚相连。倒相放大器U1B的4脚分别与倒相放大器U1C的5脚和倒相放大器U1D的9脚相连。倒相放大器U1D的8脚分别与倒相放大器U1F的13脚、倒相放大器U1E的11脚以及芯片U3A的2脚相连。倒相放大器U1F的12脚分别与非门U8A的1脚、电阻R6、非门U8C的8脚以及非门U8D的12脚相连。倒相放大器U1E的10脚分别与非门U8A的2脚、或门U5B的4脚、非门U9D的12脚以及非门U9A的1脚相连。芯片U2的2脚与芯片U6A的1脚相连。芯片U6A的2脚接电源电压VCC。芯片U6A的3脚与芯片U3A的1脚相连。芯片U3A的6脚与芯片U4的14脚相连。芯片U4的13脚接地。芯片U4的2脚与或门U5B的5脚相连。芯片U4的4脚与或门U5B的6脚相连。芯片U4的10脚与或门U5C的8脚相连。芯片U4的1脚与或门U5C的9脚相连。芯片U4的6脚与或门U5D的12脚相连。芯片U4的9脚与或门U5D的13脚相连。芯片U4的11脚与芯片U3BA的9脚相连。芯片U3BA的10脚接电源电压VCC。芯片U3BA的11脚与非门U8C的13脚相连。芯片U3BA的12脚与非门U9A的2脚相连。或门U5B的4脚分别与非门U8A的2脚、非门U9D的12脚以及非门U9A的1脚相连。或门U5C的10脚与非门U9D的13脚相连。或门U5D的11脚与非门U8C的9脚相连。非门U9D的11脚分别与非门U8C的8脚、非门U8C的12脚相连。

显示电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D2、发光二极管D3、发光二极管D4、发光二极管D5以及发光二极管D6。非门U8A的3脚通过电阻R5、发光二极管D2接地。非门U9D的11脚通过电阻R6、发光二极管D3接地。非门U8C的10脚通过电阻R7、发光二极管D4接地。非门U8D的11脚通过电阻R8、发光二极管D5接地。非门U9A的3脚通过电阻R9、发光二极管D6接地。

为了模拟井下的工作状态，通过对电路的分析，在信号模拟器上设计续电器K1将电磁阀的驱动信号转换为压力脉冲信号。

随钻测井仪器正常工作时，地面设备的立管传感器将井下脉冲发生器工作后产生的泥浆压力波转换为变化的电流信号供地面数据采集系统采集处理，通过对这一工作流程和信号变化的分析，当井下仪器和所述信号模拟器连接开始工作后，所述信号模拟器产生的压力脉冲信号转换为立管传感器的输出信号，地面设备通过对这一信号进行检波解码处理检测井下仪器的工作状态。

随钻下井仪器在井下正常工作时，其测量的数据最终编码为驱动电磁阀工作的信号，这一信号地面设备无法采集处理，泥浆压力信号模拟器通过对井下仪器信号的转换处理，使下井仪器与地面系统设备有机的连接在一起，有效模拟了随钻测井仪器系统的工作机理。

随钻测井仪井下仪器工作时，根据现场实际情况，驱动脉冲器电磁阀工作的脉冲信号的宽度（秒）可为2、1.2、1.0、0.5、0.2的5组脉宽，在所述信号模拟器上设计5组发光二极管，对井下仪器工作时的脉冲宽度进行实时显示，并通过所述继电器K1和所述蜂鸣器K2对脉冲信号的处理产生相应脉冲宽度的声音信号，这样，用光和声显示系统工作时泥浆脉冲信号的宽度。

本实用新型实施例提供的一种信号模拟器能满足无线随钻测井仪井下仪器与地面系统设备模拟联调，全面检测系统是否正常工作。避免了此前整套仪器在现场完整测试只能通过井口测试和仪器浅层测试来完成，且如果测试出现问题需将整套仪器从钻挺中重新吊装下放，浪费时间，操作不便的问题。随钻测井泥浆压力信号模拟器研制成功，模拟了立管传感器的输出信号；方便配置井下仪器参数，在地面控制下井仪器的工作状态；可对地面数据采集箱体和地面软件的检波解码进行验证；生产的无线随钻测井仪在现场使用中，随钻测井泥浆压力信号模拟器完全达到现场工程的要求。提高了整套仪器的成功率，为油田钻井节约时间。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种信号模拟器，其特征在于，包括：

将下井仪器电磁阀驱动信号转换为压力脉冲信号输出的信号发生电路、将所述信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统采集处理的信号转换电路、以及对所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度进行判断的信号检测电路；所述信号发生电路的输出端与所述信号转换电路的输入端相连；所述信号发生电路的输出端与所述信号检测电路的输入端相连。

2.根据权利要求1所述的信号模拟器，其特征在于，还包括：

用声音显示所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度的蜂鸣器K2；

用光显示所述信号发生电路输出的脉冲信号宽度的显示电路；

所述蜂鸣器K2与所述信号发生电路的输出端相连，所述显示电路的输入端与所述信号检测电路的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的信号模拟器，其特征在于，所述信号发生电路包括：

倒相放大器U1A以及将电磁阀驱动信号转为脉冲信号的续电器K1；所述续电器K1两端与井下仪器信号输出端相连，所述续电器K1的联动开关分别与所述蜂鸣器K2以及所述倒相放大器U1A相连。

4.根据权利要求1所述的信号模拟器，其特征在于，所述信号转换电路包括：

倒相放大器U1C以及完成将所述信号发生电路输出的脉冲信号转换为电流信号输出至地面数据采集系统的光电耦合器U7，所述信号发生电路通过所述所述倒相放大器U1C与所述光电耦合器U7相连。

5.根据权利要求2所述的信号模拟器，其特征在于，所述信号检测电路包括：

分频电路、用来驱动二极管发光的分频器芯片U4，计数器芯片U3A、U3BA、U6A，或门U5A、U5B、U5C、U5D，非门U8A、U8C、U8D、U9A、U9D；所述信号发生电路通过或门U5A与芯片U4相连；所述分频电路依次通过芯片U6A、芯片U3A分别与芯片U4和U3BA相连；芯片U4依次通过或门U5B、非门U8A与所述显示电路相连；芯片U4依次通过或门U5C、非门U9D与所述显示电路相连; 芯片U4依次通过或门U5D、非门U8C与所述显示电路相连; 芯片U4依次通过芯片U3BA、非门U9A与所述显示电路相连。

6.根据权利要求5所述的信号模拟器，其特征在于：

所述分频电路包括石英晶体振荡器Y1和计数器芯片U2；所述石英晶体振荡器Y1的与所述芯片U2相连；所述芯片U2与所述芯片U6A相连。

7.根据权利要求5或6所述的信号模拟器，其特征在于：

所述显示电路设置有对信号宽度进行显示的五组发光二极管D2、D3、D4、D5、D6；所述非门U8A通过所述发光二极管D2接地；所述非门U9D通过所述发光二极管D3接地；所述非门U8C通过所述发光二极管D4接地；所述非门U8D通过所述发光二极管D5接地；所述非门U9A通过所述发光二极管D6接地。

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