CN205297565U - 一种存储式测井数据采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种存储式测井数据采集系统，涉及油气井测井仪器技术领域。所述系统包含采集主控电路和电源电路。主控电路分为FPGA处理单元、Flash存储单元、USB数据传输单元、RTC单元、总线信号处理单元、ROM存储单元；电源电路分为电源处理单元、电压电流监控单元、总线输出驱动单元。所述采集系统和电池组短节、多参数测井仪器、地面深度时间系统可组成一套完整的存储式测井仪，能够在井下数据采集并存储，待仪器提至地面通过计算机的USB2.0接口读出数据，实现常规电缆测井无法完成的复杂井况的测井数据采集。

Description

一种存储式测井数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及油气井测井仪器技术领域，主要涉及一种存储式测井数据采集系统。

背景技术

目前，油田使用的多参数测井仪主要有电缆直读式和存储式两种。与存储式参数测井仪相比，电缆直读式参数测井仪具有以下缺点：在测井过程中井下压力太大，电缆很难下到井下，往往要挂接很多加重才能解决问题；又如在含气井的测井过程中，普通电缆给井口密封带来极大困难，这些困难不仅增加了测井成本，甚至还会导致施工单位无法完成测井任务，而存储式测井仪测井所需的地面设备仅是一根廉价的钢丝绳。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术中存在的问题，而提供一种存储式测井数据采集系统。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的。这种存储式测井数据采集系统，主要包括采集主控电路和电源电路，采集主控电路分为FPGA处理单元、Flash存储单元、USB数据传输单元、RTC单元、总线信号处理单元和ROM存储单元；电源电路分为电源电压处理单元、电压电流监控单元和总线输出驱动单元；采集主控电路中，Flash存储单元采用高温NandFlash芯片模组，与FPGA芯片连接，由FPGA控制数据读写；USB数据传输单元采用异步传输的方式，由FPGA控制数据读写；RTC单元通过I2C总线与FPGA芯片连接，由FPGA控制对数据读写；RTC单元包括RTC芯片和小容量电池，总线信号处理单元由隔直、衰减和比较器电路组成，将总线信号输出为TTL电平；ROM存储单元通过I2C总线与FPGA芯片连接，由FPGA控制数据读写。

所包含的电源电路中，电源电压处理单元分别处理电池组电源和USB电源，转换成若干电压值供井下仪和采集主控电路使用；电压电流监控单元由取样电路和单片机内部AD组成，并将数据通过SPI总线传输给FPGA，总线输出驱动单元将FPGA输出的发射信号调整并叠加到总线上。

本实用新型的有益效果为：存储容量大，采用单片FPGA设计，低功耗、小尺寸；解决上述已有技术存在的用电缆传输测井成本高、测井难度大的问题。

附图说明

图1是本实用新型电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

存储式测井数据采集系统与电池组短节、多参数测井仪，组成一套存储式多参数测井仪。如图1所示，存储式测井数据采集系统，主要包括采集主控电路和电源电路。采集主控电路分为FPGA处理单元、Flash存储单元、USB数据传输单元、RTC单元、总线信号处理单元、ROM存储单元；电源电路分为电源电压处理单元、电压电流监控单元、总线输出驱动单元。

存储式测井数据采集系统的采集主控电路中，Flash存储单元采用高温NandFlash芯片模组，与FPGA芯片连接，编写NandFlash芯片控制模块进行操作。

USB数据传输单元采用异步传输的方式，编写USB芯片控制模块进行操作。

RTC单元通过I2C总线与FPGA芯片连接。编写I2C控制模块进行操作。RTC单元包括RTC芯片和小容量电池，小容量电池确保存储式测井数据采集系统在掉电的情况下依然计时。

总线信号处理单元由隔直、衰减、比较器等电路组成，将总线信号转换为TTL电平并输入到FPGA中。

ROM存储单元通过I2C总线与FPGA芯片连接，编写I2C控制模块进行操作。

存储式测井数据采集系统的电源电路中，电源电压处理单元分别处理电池组电源和USB电源，转换成若干电压值供井下仪和采集主控电路使用。当存储式测井数据采集系统接上电池组短节时，电源电压处理单元通过FPGA程序控制打开或关断MOS管，对多参数测井仪进行供电。将电池电压转换为低电压3.3V和1.5V提供给采集主控电路，该供电状态发生在测井过程中。当存储式测井数据采集系统通过USB线与计算机连接时，将USB接口的5V电压转换为低电压提供给采集主控电路，且不向测井仪供电，该供电状态发生在读取数据或下井前。当上述两者都接上时，电源管理电路切断USB电压，只采用电池供电，该供电状态发生在仪器测试过程中。

电压电流监控单元由取样电路和单片机内部AD组成，并将采样数据通过SPI总线协议的方式传输给FPGA。当电流值异常，FPGA将切断对多参数测井仪的供电。

总线输出驱动单元将FPGA输出的发射信号调整到合适电平并叠加到总线上。

存储式测井数据采集系统的测井数据将和地面深度时间系统的数据进行匹配，由计算机进行回放、出图等工作。

在下井之前，计算机先通过USB2.0接口对存储式测井数据采集系统进行操作，分别是擦除采集系统内部Flash存储单元数据、同步RTC时间和下行采集计划内容至ROM单元，其中采集计划内容包含单次或多次采集起止时间、每次的采样率、每次采样的通道使能。

在下井过程中，存储式测井数据采集系统先读取ROM单元中的采集计划内容，依次将下一次采集开始或停止的时间写入RTC芯片中，RTC将在该时间产生中断信号，有FPGA判断为开始或停止采集。当前为开始采集状态时，FPGA根据采样率和通道使能进行数据采集，并存入到FPGA内部RAM中，等到RAM存满NandFlash页容量大小的数据，则一次性将数据写入NandFlash中。当前为停止采集状态时，FPGA将RAM中未写的数据均写为00，一次性写入NandFlash中。依次重复上述过程，直到电池耗尽或电池取下。

在仪器提到地面，将存储式测井数据采集系统取下，计算机通过USB2.0接口对存储式测井数据采集系统进行操作，分别是读取采集系统内部Flash存储单元数据、读取ROM单元中的采集计划内容。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种存储式测井数据采集系统，其特征在于：主要包括采集主控电路和电源电路，采集主控电路分为FPGA处理单元、Flash存储单元、USB数据传输单元、RTC单元、总线信号处理单元和ROM存储单元；电源电路分为电源电压处理单元、电压电流监控单元和总线输出驱动单元；采集主控电路中，Flash存储单元采用高温NandFlash芯片模组，与FPGA芯片连接，由FPGA控制数据读写；USB数据传输单元采用异步传输的方式，由FPGA控制数据读写；RTC单元通过I2C总线与FPGA芯片连接，由FPGA控制对数据读写；RTC单元包括RTC芯片和小容量电池，总线信号处理单元由隔直、衰减和比较器电路组成，将总线信号输出为TTL电平；ROM存储单元通过I2C总线与FPGA芯片连接，由FPGA控制数据读写。

2.根据权利要求1所述的存储式测井数据采集系统，其特征在于：所包含的电源电路中，电源电压处理单元分别处理电池组电源和USB电源，转换成若干电压值供井下仪和采集主控电路使用；电压电流监控单元由取样电路和单片机内部AD组成，并将数据通过SPI总线传输给FPGA，总线输出驱动单元将FPGA输出的发射信号调整并叠加到总线上。