CN205091085U - 井下智能双备份压力计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了提供井下智能双备份压力计，第一传感器与第一矩阵切换器连接，第一矩阵切换器与第一采集通道连接，第一采集通道与第一中央处理器连接，第一中央处理器与第一通信接口连接；第二传感器与第二矩阵切换器连接，第二矩阵切换器与第二采集通道连接，第二采集通道与第二中央处理器连接，第二中央处理器与第二通信接口连接；第一矩阵切换器与第二采集通道连接，第二矩阵切换器与第一采集通道连接，第一采集通道与第二中央处理器连接，第二采集通道与第一中央处理器连接，第一中央处理器与第二通信接口连接，第二中央处理器与第一通信接口连接。当两个采集通道中不同的电路模块故障或失效时，本实用新型仍然可以将采集的数据进行上传。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气开采技术领域，具体涉及一种井下智能双备份压力计。
背景技术
石油天然气开采过程中，井下压力计可以测量出井下的多个物理量的数值，例如井下的压力和温度值，根据这些测量值可以更好地判断井下储层变化情况及井下设备工况，从而确定合理的开采制度及检泵措施，对石油天然气的开采具有非常重要的意义。
现有大多的井下压力计内只有一个传感器及检测电路工作，井上井下的传输通道也只有一路，井下任何一个部分发生故障都会导致地面设备无法采集到所需的测量值，造成该部分系统功能失效，从而影响了石油天然气的开采。此外，更换井下故障压力计及电缆也会产生较高的作业成本。因此采取一定的措施来提升井下压力计的可靠性、大幅降低故障率具有非常重要的意义。
随着技术的进步，井下双传感压力计通过在压力计内实现两路完全独立且隔离的工作电路，成功地实现了1+1的双备份，大幅提升了井下压力计的可靠性。但是此设计由于采用两套独立的电路，不但体积偏大，而且如果两个采集通道中不同的电路模块一旦故障或失效，会造成两路测量值上传都失效。例如，两路采集通道均由A、B、C、D四个电路模块组成，其中第一路采集通道中的A模块故障或失效，第二路采集通道中的B模块故障或失效，则导致两路测量值上传都失效。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种井下智能双备份压力计，当两个采集通道中不同的电路模块故障或失效时，本实用新型仍然可以将采集的数据进行上传。
本实用新型采用如下技术方案：
井下智能双备份压力计，包括第一检测装置和第二检测装置，第一检测装置包括第一传感器、第一矩阵切换器、第一采集通道、第一中央处理器、第一通信接口，第一传感器与第一矩阵切换器连接，第一矩阵切换器与第一采集通道连接，第一采集通道与第一中央处理器连接，第一中央处理器与第一通信接口连接；
第二检测装置包括第二传感器、第二矩阵切换器、第二采集通道、第二中央处理器、第二通信接口，第二传感器与第二矩阵切换器连接，第二矩阵切换器与第二采集通道连接，第二采集通道与第二中央处理器连接，第二中央处理器与第二通信接口连接；
所述第一矩阵切换器与第二采集通道互相连接，第二矩阵切换器与第一采集通道相互连接，第一采集通道与第二中央处理器相互连接，第二采集通道与第一中央处理器相互连接，第一中央处理器与第二通信接口相互连接，第二中央处理器与第一通信接口相互连接。
优选地，还包括电缆芯交换矩阵，该电缆芯交换矩阵分别与第一通信接口和第二通信接口连接。
优选地，所述第一通信接口和第二通信接口均带有电源接口。从而实现了压力计电路板电源的1+1备份。
优选地，所述第一传感器至少包括压力传感器和温度传感器。
优选地，所述第二传感器至少包括压力传感器和温度传感器。
优选地，所述第一检测装置和第二检测装置安装在同一个电路板上。
优选地，还包括一个地面数据处理单元，该地面数据处理单元通过电缆与电缆芯交换矩阵连接。
优选地，第一中央处理器和第二中央处理器之间通过通信链路进行实时信息交互，实现第一检测装置和第二检测装置各单元运行状态和故障的信息同步。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型的优点为：第一检测装置和第二检测装置的每个工作单元都互为备份。当第一检测装置和第二检测装置中的不相同的工作单元损坏时，在第一检测装置和第二检测装置之间可以可将检测的数据及上传通道切换至对应的备份单元，绕过损坏单元，从而确保将检测的数据上传到地面数据处理单元。当第一检测装置或者是第二检测装置中的某一工作单元损坏，即两组检测装置中有一组仍是完好的情况，这时检测的数据由该完全的检测装置进行上传。因此，本实用新型只要不是两组检测装置中的相同工作单元同时损坏，均可将检测的数据上传至地面数据处理单元，确保了数据上传的可靠性。另外，本实用新型还具有检测地面井下通信电缆的阻值及工作电流的功能，以此来判断通信电缆是否受损并据此触发两端电缆芯交换矩阵的自动切换。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型的井下智能双备份压力计，包括第一检测装置和第二检测装置以及电缆芯交换矩阵，第一检测装置和第二检测装置以及电缆芯交换矩阵安装在同一个电路板上，这样的方式有利于缩小压力计的体积。
第一检测装置包括第一传感器、第一矩阵切换器、第一采集通道、第一中央处理器、第一通信接口。第一传感器至少包括压力传感器和温度传感器，第一传感器与第一矩阵切换器连接，第一矩阵切换器与第一采集通道连接，第一采集通道与第一中央处理器连接，第一中央处理器与第一通信接口连接，第一通信接口带有电源接口。电缆芯交换矩阵与第一通信接口连接。
第二检测装置包括第二传感器、第二矩阵切换器、第二采集通道、第二中央处理器、第二通信接口。第二传感器至少包括压力传感器和温度传感器，第二传感器与第二矩阵切换器连接，第二矩阵切换器与第二采集通道连接，第二采集通道与第二中央处理器连接，第二中央处理器与第二通信接口连接，第一通信接口带有电源接口。电缆芯交换矩阵还与第二通信接口连接。
所述第一矩阵切换器与第二采集通道互相连接，第二矩阵切换器与第一采集通道相互连接，第一采集通道与第二中央处理器相互连接，第二采集通道与第一中央处理器相互连接，第一中央处理器与第二通信接口相互连接，第二中央处理器与第一通信接口相互连接。
第一中央处理器和第二中央处理器之间通过通信链路进行实时信息交互，实现第一检测装置和第二检测装置各单元运行状态和故障的信息同步。
上述井下压力计的输出端，还与一个地面数据处理单元进行连接，该地面数据处理单元通过电缆与电缆芯交换矩阵连接。电缆为四芯电缆，或者为三芯铠装电缆。地面数据处理单元由电缆交换矩阵电缆检测模块、第一通道和第二通道组成。地面数据处理单元具有检测通信电缆的阻值及工作电流的功能，以此来判断通信电缆是否受损。如果检测到某一路电缆发生故障，地面数据处理单元会通过工作正常的那一路电缆芯通道告知井下部分，工作正常的井下部分数据就会通过该通道上传至地面。当两个通道各有一芯损坏而造成两个通道的通信都发生故障时，地面及井下装置的电缆芯交换矩阵会进行组合，使得两个通道内没有受损的一芯组合形成新的一路缆芯工作通道，从而恢复井下的数据上传。
当第一检测装置和第二检测装置中的各个工作单元都工作正常时，第一检测装置和第二检测装置都以各自的通道独立和地面数据处理单元通信。当第一检测装置和第二检测装置中的某一个工作单元或者两个通道都有不同的工作单元发生故障时，由于第一中央处理器和第二中央处理器对于两个通道的工作状态的获取是同步的，所以故障信息都能知道，则通过自动仲裁协商机制，其中一路的中央理器变为主处理器，负责井下检测装置中故障部分的调度切换，绕开有故障部分，找出与地面的无故障通信路径，实现与地面数据处理装置的通信。当主中央处理器出现故障，则另一路的中央处理器自动切换为主处理器。如果两路传感器未发生故障，即便由于故障只有一路能实现数据采集并与地面通信，通过传感器通道切换矩阵的切换，仍可实现两路传感器数据的轮流采集及上报。
下面举例说明：
第一种情况，即单路中某一工作单元损坏：例如，当第一采集通道损坏后，则第二中央处理器变为主处理器，负责采集及上传通道的调度，一方面，第二传感器所采集的信号通过第二检测装置完好的通道上传至地面数据处理单元，同时主处理器通过轮询控制，使得第一传感器采集的信号可通过第一矩阵切换器切换到第二矩阵切换器，由第二矩阵切换器通过第二采集通道传送到第二中央处理器，再依次通过第二中央处理器、第二通信接口、电缆芯交换矩阵上传到地面数据处理单元，从而实现了两路传感器数据的轮流采集及上报。反之，第二检测装置中的某一工作单元损坏后，则第一中央处理器变为主处理器，负责采集及上传通道的调度，控制第二传感器检测的信号切换到第一检测装置，由第一检测装置进行上传。
第二种情况，两路检测装置中不同的工作单元中均有损坏的情况：例如，第一检测装置中的第一采集通道损坏，第二检测装置中第二中央处理器损坏，这时，第一中央处理器变为主处理器，负责采集及上传通道的调度，第一传感器采集的的信号通过第一矩阵切换器切换到第二矩阵切换器，通过第二采集通道传送到第一中央处理器，第二传感器采集的的信号依次通过第二矩阵切换器、第二采集通道传送到第一中央处理器，然后上传到地面数据处理单元。
Claims (8)
1.井下智能双备份压力计，其特征在于：包括第一检测装置和第二检测装置，第一检测装置包括第一传感器、第一矩阵切换器、第一采集通道、第一中央处理器、第一通信接口，第一传感器与第一矩阵切换器连接，第一矩阵切换器与第一采集通道连接，第一采集通道与第一中央处理器连接，第一中央处理器与第一通信接口连接；
第二检测装置包括第二传感器、第二矩阵切换器、第二采集通道、第二中央处理器、第二通信接口，第二传感器与第二矩阵切换器连接，第二矩阵切换器与第二采集通道连接，第二采集通道与第二中央处理器连接，第二中央处理器与第二通信接口连接；
所述第一矩阵切换器与第二采集通道互相连接，第二矩阵切换器与第一采集通道相互连接，第一采集通道与第二中央处理器相互连接，第二采集通道与第一中央处理器相互连接，第一中央处理器与第二通信接口相互连接，第二中央处理器与第一通信接口相互连接。
2.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：还包括电缆芯交换矩阵，该电缆芯交换矩阵分别与第一通信接口和第二通信接口连接。
3.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：所述第一通信接口和第二通信接口均带有电源接口。
4.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：所述第一传感器至少包括压力传感器和温度传感器。
5.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：所述第二传感器至少包括压力传感器和温度传感器。
6.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：所述第一检测装置和第二检测装置安装在同一个电路板上。
7.根据权利要求2所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：还包括一个地面数据处理单元，该地面数据处理单元通过电缆与电缆芯交换矩阵连接。
8.根据权利要求1所述的井下智能双备份压力计，其特征在于：第一中央处理器和第二中央处理器之间通过通信链路进行实时信息交互，实现第一检测装置和第二检测装置各单元运行状态和故障的信息同步。
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|---|---|---|---|---|
| CN108007636A (zh) * | 2016-11-01 | 2018-05-08 | 神华集团有限责任公司 | 压力计及测量压力的方法 |
| CN109489900A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-03-19 | 上海华力微电子有限公司 | 注入机真空计损坏复机控制装置及复机方法 |
| CN111308928A (zh) * | 2020-02-10 | 2020-06-19 | 宋志乾 | 矿用三余度监测电路 |
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