CN208383359U - 一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置 - Google Patents

Abstract

一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，包括传感器单元，所述的传感器单元为顶丝扭矩传感器探头，设于油田转盘顶丝螺纹段的头部，还包括滤波放大单元、模数转换单元、控制单元、数模转换单元、无线传输单元、蓄电池、电源调整单元；传感器单元信号输出端与滤波放大单元信号输入端相连，滤波放大单元信号输出端与模数转换单元信号输入端相连，模数转换单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与数模转换单元信号输入端连接，数模转换单元信号输出端与无线传输单元信号输入端相连；本装置采用无线数据传输方式，而且稳定、高效、低功耗。

Description

一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置

技术领域

本实用新型涉及传感器制造领域，具体是一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置。

背景技术

转盘扭矩是石油钻井工程中一项十分重要的工程参数，一般是通过扭矩传感器测得的，它的监测对于合理使用钻头，防止事故，提高钻井效率具有十分重要的意义。

传统的有线录井方式，已经不能高效的支持现有的钻井技术，综合录井势必要走向无线低功耗的实现方式。目前采用简单的系统集成方式和已有的商用无线传输技术根本无法满足现场的实际需要，只有从传感器源头开始，到无线传输的所有环节，全部采用低功耗设计，但目前还没有厂商能够突破该项技术。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，其采用无线数据传输方式，而且稳定、高效、低功耗。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，包括传感器单元，所述的传感器单元为顶丝扭矩传感器探头，设于油田转盘顶丝螺纹段的头部，还包括滤波放大单元、模数转换单元、控制单元、数模转换单元、无线传输单元、蓄电池、电源调整单元；

传感器单元信号输出端与滤波放大单元信号输入端相连，滤波放大单元信号输出端与模数转换单元信号输入端相连，模数转换单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与数模转换单元信号输入端连接，数模转换单元信号输出端与无线传输单元信号输入端相连；

传感器单元将顶丝扭矩信号转化为虚拟电压信号输出给滤波放大单元，滤波放大电源将虚拟电压信号滤波放大，然后通过模数转换单元转换为数字电压信号再输出至控制单元，控制单元存储数字电压信号，同时通过数模转换单元转换为模拟电压信号并通过无线传输单元发送信号；

蓄电池输出端与电源调整单元输入端相连，电源调整单元输出端输出四条相互并联的支路分别与传感器单元电源输入端、滤波放大单元电源输入端、模数转换单元电源输入端、控制单元电源输入端相连；

蓄电池通过电源调整单元稳压后输出至传感器单元、滤波放大单元、模数转换单元、控制单元；

所述的控制单元电源输出端设有两条相互并联的分路，分别与数模转换单元电源输入端和无线传输单元电源输入端相连；

控制单元周期性休眠控制数模转换单元、无线传输单元的电源周期性通断。

为简单说明问题起见，以下对本实用新型所述的一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置均简称为本装置。

本装置的工作流程为：传感器将扭矩信号转化为模拟电压信号，然后经过滤波放大和模数转换存入控制单元的存储器中，控制单元周期性休眠，控制单片机周期性工作，同时周期性对存储器中的数字电压信号进行数模转换，并通过无线传输单元发送信号。

本装置的优点：本装置的信号传输采用无线的方式，相比于现有的油田转盘顶丝扭矩传感器的有线传输方式解决了布线困难，长时间恶劣条件下线缆老化损坏，接插件易损坏以及安装不便的问题，本装置采用低功耗传感器以及控制单元周期性休眠，同时控制数模转换单元、无线传输单元的电源周期性通断，保证在使用蓄电池的情况下依然可以保证长时间的电源续航，达到稳定持续工作两个月已上全的性能指标。本专利技术给国内现正在研发的综合录井仪提供从传感器源头到无线传输的所有环节，全部采用低功耗无线数字化顶丝扭矩传感器。

作为优选的，所述的滤波放大单元、模数转换单元、控制单元、数模转换单元、无线传输单元、蓄电池、电源调整单元均设于一个防爆壳体内，防爆壳设于油田转盘上并通过线缆与传感器单元连接，所述的线缆包括供电线和数据传输线。

这样可以保证电路部分不受外界工作条件的干扰，保证电路结构的稳定运行。

附图说明

图1是本装置的安装状态示意图。

图2是本装置的电路框图。

具体实施方式

参见图1、图2，一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，包括传感器单元1，本实施例中采用的传感器单元1是中国专利CN201120176088.4中的传感器探头，结构包括传感器座，传感器座顶部中心设有中心凹槽，中心凹槽的侧壁设置有扭矩传感器应变片，位于中心凹槽底部还设有椭圆形垫块，传感器探头安装于顶丝91螺纹段的头部。

还包括滤波放大单元2、模数转换单元3、控制单元4、数模转换单元5、无线传输单元6、蓄电池7、电源调整单元71。

所述的滤波放大单元2、模数转换单元3、控制单元4、数模转换单元5、无线传输单元6、蓄电池7、电源调整单元71均设于一个防爆壳体8内，防爆壳体8设于油田转盘9上并通过线缆81与传感器单元1连接，所述的线缆81包括供电线和数据传输线。

所述的控制单元4采用的是具有存储器42和晶振43的单片机41，蓄电池7采用的是锂电池。

传感器单元1信号输出端与滤波放大单元2信号输入端相连，滤波放大单元2信号输出端与模数转换单元3信号输入端相连，模数转换单元3信号输出端与控制单元4信号输入端相连，控制单元4信号输出端与数模转换单元5信号输入端连接，数模转换单元5信号输出端与无线传输单元6信号输入端相连。

传感器单元1将顶丝扭矩信号转化为虚拟电压信号输出给滤波放大单元2，滤波放大电源将虚拟电压信号滤波放大，然后通过模数转换单元3转换为数字电压信号再输出至控制单元4，控制单元4存储数字电压信号，同时通过数模转换单元5转换为模拟电压信号并通过无线传输单元6发送信号。

蓄电池7输出端与电源调整单元71输入端相连，电源调整单元71输出端输出四条相互并联的支路分别与传感器单元1电源输入端、滤波放大单元2电源输入端、模数转换单元3电源输入端、控制单元4电源输入端相连。

蓄电池7通过电源调整单元71将蓄电池72.4~5.4V的电压稳压至3.3VDC后输出至传感器单元1、滤波放大单元2、模数转换单元3、控制单元4。

所述的控制单元4电源输出端设有两条相互并联的分路，分别与数模转换单元5电源输入端和无线传输单元6电源输入端相连。

控制单元4周期性休眠控制数模转换单元5、无线传输单元6的电源周期性通断。

本装置的工作流程为：传感器将扭矩信号转化为模拟电压信号，然后经过滤波放大和模数转换存入控制单元4的存储器中，控制单元4周期性休眠，控制单片机周期性工作，同时周期性对存储器中的数字电压信号进行数模转换，并通过无线传输单元6发送信号。

本装置的优点：本装置的信号传输采用无线的方式，相比于现有的油田转盘顶丝扭矩传感器的有线传输方式解决了布线困难，长时间恶劣条件下线缆81老化损坏，接插件易损坏以及安装不便的问题，本装置采用低功耗传感器以及控制单元4周期性休眠，同时控制数模转换单元5、无线传输单元6的电源周期性通断，保证在使用蓄电池7的情况下依然可以保证长时间的电源续航。

防爆壳体8可以保证电路部分不受外界工作条件的干扰，保证电路结构的稳定运行。

Claims (2)

1.一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，包括传感器单元，所述的传感器单元为顶丝扭矩传感器探头，传感器单元设于油田转盘顶丝螺纹段的头部，其特征在于：还包括滤波放大单元、模数转换单元、控制单元、数模转换单元、无线传输单元、蓄电池、电源调整单元；

传感器单元信号输出端与滤波放大单元信号输入端相连，滤波放大单元信号输出端与模数转换单元信号输入端相连，模数转换单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与数模转换单元信号输入端连接，数模转换单元信号输出端与无线传输单元信号输入端相连；

传感器单元将顶丝扭矩信号转化为虚拟电压信号输出给滤波放大单元，滤波放大电源将虚拟电压信号滤波放大，然后通过模数转换单元转换为数字电压信号再输出至控制单元，控制单元存储数字电压信号，同时通过数模转换单元转换为模拟电压信号并通过无线传输单元发送信号；

蓄电池输出端与电源调整单元输入端相连，电源调整单元输出端输出四条相互并联的支路分别与传感器单元电源输入端、滤波放大单元电源输入端、模数转换单元电源输入端、控制单元电源输入端相连；

蓄电池通过电源调整单元稳压后输出至传感器单元、滤波放大单元、模数转换单元、控制单元；

所述的控制单元电源输出端设有两条相互并联的分路，分别与数模转换单元电源输入端和无线传输单元电源输入端相连；

控制单元周期性休眠控制数模转换单元、无线传输单元的电源周期性通断。

2.根据权利要求1所述的一种油田无线综合录井仪配套的转盘顶丝扭矩传感装置，其特征在于：所述的滤波放大单元、模数转换单元、控制单元、数模转换单元、无线传输单元、蓄电池、电源调整单元均设于一个防爆壳体内，防爆壳设于油田转盘上并通过线缆与传感器单元连接，所述的线缆包括供电线和数据传输线。