專利名稱：測(cè)井遙傳通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油測(cè)井系統(tǒng)地面與井下數(shù)據(jù)傳輸通信裝置技術(shù)領(lǐng)域，是一種測(cè)井遙
傳通信裝置。
二背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，測(cè)井儀器不斷更新?lián)Q代，形成了以計(jì)算機(jī)為中心的數(shù)控測(cè)井儀。測(cè)井遙傳通信裝置是石油測(cè)井井下儀器數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾M成部分。測(cè)井遙傳通信裝置作為地面計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與井下儀器間的信息傳輸通道，它具有兩個(gè)功能一是把地面的控制命令傳送給各井下儀器，控制各儀器的工作；二是把各井下儀器的測(cè)量信息傳送給地面系統(tǒng)。測(cè)井遙傳通信方式是遙傳裝置的核心。 目前測(cè)井遙傳通信裝置大多由集成度不高的硬件電路構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)下發(fā)指令的解碼與上行數(shù)據(jù)的編碼功能。但這種方式構(gòu)成的電路，集成度低，某個(gè)元件特性的變化，都可能會(huì)引發(fā)通信故障，并且元器件眾多，維修起來(lái)相對(duì)困難。另外井下儀器系統(tǒng)傳輸協(xié)議因?yàn)楣δ芎蛡鬏斂煽啃砸蟛煌鳟?，如要更換通訊協(xié)議，也相應(yīng)需要更改硬件電路，代價(jià)較高，時(shí)間周期長(zhǎng)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種測(cè)井遙傳通信裝置，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解
決現(xiàn)有測(cè)井遙傳通信裝置維修困難、在進(jìn)行多種協(xié)議的通信時(shí)需更改硬件電路的問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種測(cè)井遙傳通信裝置，包括地面
通信變壓器、井下通信變壓器、地面信號(hào)發(fā)送器、地面信號(hào)接收器、井下信號(hào)發(fā)送器、井下信
號(hào)接收器、地面信號(hào)控制處理器、地面編解碼器、井下信號(hào)控制處理器和井下編解碼器；地
面通信變壓器包括地面第一初級(jí)繞組線圈、地面第二初級(jí)繞組線圈和地面次級(jí)繞組線圈，
井下通信變壓器包括井下第一初級(jí)繞組線圈、井下第二初級(jí)繞組線圈和井下次級(jí)繞組線
圈；地面次級(jí)繞組線圈通過(guò)電纜與井下次級(jí)繞組線圈電連接在一起；地面第一初級(jí)繞組線
圈、地面信號(hào)發(fā)送器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井下第二初
級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)接收器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井
下第一初級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)發(fā)送器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接
在一起，地面第二初級(jí)繞組線圈、地面信號(hào)接收器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依
序電串接在一起。 下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn) 上述地面信號(hào)發(fā)送器可包括地面信號(hào)發(fā)送電路；該地面信號(hào)發(fā)送電路包括第一M0S管和第二 M0S管；在地面第一初級(jí)繞組線圈上有第一正脈沖信號(hào)輸入端頭、第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第一中間輸入端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸出端與地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第一電阻
4與第一MOS管的柵極電串接在一起，第一MOS管的漏極通過(guò)第二電阻與第一正脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第一MOS管的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻與第二MOS管的柵極電串接在一起，第二MOS管的漏極通過(guò)第四電阻與第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第二MOS管的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)發(fā)送器包括井下信號(hào)發(fā)送電路；該井下信號(hào)發(fā)送電路包括第三MOS管和第四MOS管；在井下第一初級(jí)繞組線圈上有第二正脈沖信號(hào)輸入端頭、第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第二中間輸入端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第五電阻與第三MOS管的柵極電串接在一起，第三MOS管的漏極通過(guò)第六電阻與第二正脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一起，第三MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第七電阻與第四MOS管的柵極電串接在一起，第四MOS管的漏極通過(guò)第八電阻與第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一起，第四MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起。 上述第一直流電源和第二直流電源的電壓均可為12伏特。
上述第一直流電源和第二直流電源均可采用電池。 上述地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第一電阻之間可通過(guò)第十九電阻與第三接地端電連接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第三電阻之間通過(guò)第二十電阻與第三接地端電連接在一起；井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第五電阻通過(guò)第二十一電阻與第四接地端電連接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第七電阻通過(guò)第二十二電阻與第四接地端電連接在一起。 上述地面信號(hào)接收器包括地面信號(hào)接收電路，該地面信號(hào)接收電路包括地面電平轉(zhuǎn)換集成電路；在地面第二初級(jí)繞組線圈上有第三高電位輸出端頭和第三低電位輸出端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第三高電位輸出端頭通過(guò)第九電阻和第十電阻與第三直流電源的正極端電串接在一起，在第九電阻與第十電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第三低電位輸出端頭通過(guò)第十一 電阻和第十二電阻與第一接地端電串接在一起，在第十一 電阻和第十二電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與地面編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，地面編解碼器的信號(hào)輸入端與地面信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起；井下信號(hào)接收器包括井下信號(hào)接收電路，該井下信號(hào)接收電路包括井下電平轉(zhuǎn)換集成電路；在井下第二初級(jí)繞組線圈上有第四高電位輸出端頭和第四低電位輸出端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第四高電位輸出端頭通過(guò)第十三電阻和第十四電阻與第四直流電源的正極端電串接在一起，在第十三電阻與第十四電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第四低電位輸出端頭通過(guò)第十五電阻和第十六電
5阻與第二接地端電串接在一起，在第十五電阻和第十六電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與井下編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，井下編解碼器的信號(hào)輸入端與井下信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起。 上述第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間可電連接有第一穩(wěn)壓二極管；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二穩(wěn)壓二極管。
上述第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間可電連接有第一電容；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二電容。 上述第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一
電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間可電連接有第十七電阻；
第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下
電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第十八電阻。 上述第三直流電源和第四直流電源的電壓均可為5伏特。 本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，使用方便，性價(jià)比高，由于大大減小體積，因此非常適合石油勘探井下儀使用；由于采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)編解碼，在不更改電路的基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議的通信；由于提高了儀器的集成度，因此降低了儀器故障率，便于維修。
四

附圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
附圖2為本發(fā)明中地面信號(hào)發(fā)送的電路框圖。
附圖3為本發(fā)明中井下信號(hào)發(fā)送的電路框圖。
附圖4為本發(fā)明中地面信號(hào)接收的電路框圖。
附圖5為本發(fā)明中井下信號(hào)接收的電路框圖。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案與實(shí)際情況來(lái)確定具體的實(shí)施方式。 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 如附圖1所示，該測(cè)井遙傳通信裝置包括地面通信變壓器、井下通信變壓器、地面信號(hào)發(fā)送器、地面信號(hào)接收器、井下信號(hào)發(fā)送器、井下信號(hào)接收器、地面信號(hào)控制處理器、地面編解碼器、井下信號(hào)控制處理器和井下編解碼器；地面通信變壓器包括地面第一初級(jí)繞組線圈、地面第二初級(jí)繞組線圈和地面次級(jí)繞組線圈，井下通信變壓器包括井下第一初級(jí)繞組線圈、井下第二初級(jí)繞組線圈和井下次級(jí)繞組線圈；地面次級(jí)繞組線圈通過(guò)電纜與井下次級(jí)繞組線圈電連接在一起；地面第一初級(jí)繞組線圈、地面信號(hào)發(fā)送器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井下第二初級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)接收器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井下第一初級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)發(fā)送器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，地面第二初級(jí)繞組線圈、地面信號(hào)接收器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，地面信號(hào)控制處理器和井下信號(hào)控制處理器的控制單元可以選用DSP， FPGA，微處理器等，地面編解碼器和井下編解碼器可以選用DSP， FPGA，微處理器等。 可根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)上述測(cè)井遙傳通信裝置作進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn) 如附圖1、2、3所示，地面信號(hào)發(fā)送器包括地面信號(hào)發(fā)送電路；該地面信號(hào)發(fā)送電
路包括第一 M0S管和第二 M0S管；在地面第一初級(jí)繞組線圈上有第一正脈沖信號(hào)輸入端
頭、第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第一中間輸入端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭
和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸
出端與地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出
端通過(guò)第一電阻與第一MOS管的柵極電串接在一起，第一MOS管的漏極通過(guò)第二電阻與第
一正脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第一MOS
管的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端
與地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通
過(guò)第三電阻與第二 MOS管的柵極電串接在一起，第二 MOS管的漏極通過(guò)第四電阻與第一負(fù)
脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第二MOS管
的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)發(fā)送器包括井下信號(hào)發(fā)送電路；該
井下信號(hào)發(fā)送電路包括第三MOS管和第四MOS管；在井下第一初級(jí)繞組線圈上有第二正脈
沖信號(hào)輸入端頭、第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第二中間輸入端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第五電阻與第三MOS管的柵極電串接在一起，第三MOS管的漏極通過(guò)第六電阻與第二正脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一起，第三MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的負(fù)
脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第七電阻與第四MOS管的柵極電串接在一起，第四MOS管的漏極通過(guò)第
八電阻與第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一
起，第四MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起。 如附圖2、3所示，第一直流電源和第二直流電源的電壓均為12伏特。 如附圖2、3所示，第一直流電源和第二直流電源均采用電池。 如附圖2、3所示，地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第一電阻之間通過(guò)第十九
電阻與第三接地端電連接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第三電阻之間通過(guò)第二十電阻與第三接地端電連接在一起；井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第五電阻通
過(guò)第二十一電阻與第四接地端電連接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第七電阻通過(guò)第二十二電阻與第四接地端電連接在一起。 如附圖1、4、5所示，地面信號(hào)接收器包括地面信號(hào)接收電路，該地面信號(hào)接收電路包括地面電平轉(zhuǎn)換集成電路；在地面第二初級(jí)繞組線圈上有第三高電位輸出端頭和第三低電位輸出端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第三高電位輸出端頭通過(guò)第九電阻和第十電阻與第三直流電源的正極端電串接在一起，在第九電阻與第十電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第三低電位輸出端頭通過(guò)第十一電阻和第十二電阻與第一接地端電串接在一起，在第十一電阻和第十二電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與地面編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，地面編解碼器的信號(hào)輸入端與地面信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起；井下信號(hào)接收器包括井下信號(hào)接收電路，該井下信號(hào)接收電路包括井下電平轉(zhuǎn)換集成電路；在井下第二初級(jí)繞組線圈上有第四高電位輸出端頭和第四低電位輸出端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第四高電位輸出端頭通過(guò)第十三電阻和第十四電阻與第四直流電源的正極端電串接在一起，在第十三電阻與第十四電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第四低電位輸出端頭通過(guò)第十五電阻和第十六電阻與第二接地端電串接在一起，在第十五電阻和第十六電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與井下編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，井下編解碼器的信號(hào)輸入端與井下信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起。 如附圖1、4、5所示，為了保證信號(hào)的穩(wěn)定，第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第一穩(wěn)壓二極管；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二穩(wěn)壓二極管。 如附圖1、4、5所示，為了保證信號(hào)的穩(wěn)定，第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第一電容；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二電容。 如附圖1、4、5所示，為了保證信號(hào)的穩(wěn)定，第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第十七電阻；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第十八電阻。 如附圖4、5所示，可根據(jù)實(shí)際需要，第三直流電源和第四直流電源的電壓均為5伏特。 以上技術(shù)特征構(gòu)成了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效
果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要的技術(shù)特征，來(lái)滿足不同情況的需求。
本發(fā)明最佳實(shí)施例的使用過(guò)程如下 以井上數(shù)據(jù)理傳到井下為例首先經(jīng)過(guò)地面的編解碼器，完成編碼的信息幀，在地面的信號(hào)控制處理器控制下，在編碼幀為正脈沖時(shí)，當(dāng)正脈沖控制信號(hào)Pl以高脈沖的形態(tài)加在第一 M0S管的柵極，第一 M0S管導(dǎo)通，與地面變壓器初級(jí)繞組線圈的第一正脈沖信號(hào)輸入端頭和第一中間輸入端頭形成回路，形成正極性信號(hào)，信號(hào)的電平幅度被提高為12伏特，隨后此信號(hào)通過(guò)地面變壓器耦合后送到測(cè)井電纜；當(dāng)正脈沖控制信號(hào)P1以低脈沖的形 態(tài)加在第一 MOS管的柵極，第一 MOS管截止而不導(dǎo)通。在編碼幀為負(fù)脈沖時(shí)，當(dāng)負(fù)脈沖控制 信號(hào)P2以高脈沖的形態(tài)加在第二 MOS管的柵極，第二 MOS管導(dǎo)通，與地面變壓器初級(jí)繞組 的第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第一中間輸入端頭形成回路，形成負(fù)極性信號(hào)，信號(hào)的電平 幅度被提高為-12伏特，此信號(hào)經(jīng)地面變壓器耦合后送到測(cè)井電纜；當(dāng)負(fù)脈沖控制信號(hào)P2 以低脈沖的形態(tài)加在第二MOS管的柵極，第二MOS管截止而不導(dǎo)通。 以井下數(shù)據(jù)理傳到井上為例首先經(jīng)過(guò)井下的編解碼器，完成編碼的信息幀，在井 下的信號(hào)控制處理器控制下，在編碼幀為正脈沖時(shí)，當(dāng)正脈沖控制信號(hào)PI以高脈沖的形態(tài) 加在第一 MOS管的柵極，第一 MOS管導(dǎo)通，與井下變壓器初級(jí)繞組線圈的第二正脈沖信號(hào) 輸入端頭和第二中間輸入端頭形成回路，形成正極性信號(hào)，信號(hào)的電平幅度被提高為12伏 特，隨后此信號(hào)通過(guò)井下變壓器耦合后送到測(cè)井電纜；當(dāng)正脈沖控制信號(hào)P1以低脈沖的形 態(tài)加在第一 MOS管的柵極，第一 MOS管截止而不導(dǎo)通。在編碼幀為負(fù)脈沖時(shí)，當(dāng)負(fù)脈沖控制 信號(hào)P2以高脈沖的形態(tài)加在第二 MOS管的柵極，第二 MOS管導(dǎo)通，與井下變壓器初級(jí)繞組 的第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第二中間輸入端頭形成回路，形成負(fù)極性信號(hào)，信號(hào)的電平 幅度被提高為-12伏特，此信號(hào)經(jīng)井下變壓器耦合后送到測(cè)井電纜；當(dāng)負(fù)脈沖控制信號(hào)P2 以低脈沖的形態(tài)加在第二 MOS管的柵極，第二 MOS管截止而不導(dǎo)通。 從最終發(fā)送信號(hào)來(lái)看，把下發(fā)指令與上行數(shù)據(jù)調(diào)制成符合通信協(xié)議格式的雙極性 碼信號(hào)后，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大電路，編碼電路輸出的雙極性信號(hào)電平幅度放大提升至12伏特， 送到測(cè)井電纜，完成對(duì)電纜的驅(qū)動(dòng)。 當(dāng)接收數(shù)據(jù)時(shí)，信號(hào)通過(guò)井上電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成符合電平范圍的模擬信號(hào)。這 樣，就可以實(shí)時(shí)接收地面發(fā)出的命令，實(shí)時(shí)接收井下儀器傳來(lái)的上行數(shù)據(jù)，從而可以保證數(shù) 據(jù)接收(解碼、存儲(chǔ))與數(shù)據(jù)處理并行進(jìn)行，其可適用于七芯電纜的半雙工或全雙工方式的 測(cè)井系統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于包括地面通信變壓器、井下通信變壓器、地面信號(hào)發(fā)送器、地面信號(hào)接收器、井下信號(hào)發(fā)送器、井下信號(hào)接收器、地面信號(hào)控制處理器、地面編解碼器、井下信號(hào)控制處理器和井下編解碼器；地面通信變壓器包括地面第一初級(jí)繞組線圈、地面第二初級(jí)繞組線圈和地面次級(jí)繞組線圈，井下通信變壓器包括井下第一初級(jí)繞組線圈、井下第二初級(jí)繞組線圈和井下次級(jí)繞組線圈；地面次級(jí)繞組線圈通過(guò)電纜與井下次級(jí)繞組線圈電連接在一起；地面第一初級(jí)繞組線圈、地面信號(hào)發(fā)送器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井下第二初級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)接收器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，井下第一初級(jí)繞組線圈、井下信號(hào)發(fā)送器、井下編解碼器和井下信號(hào)控制處理器依序電串接在一起，地面第二初級(jí)繞組線圈、地面信號(hào)接收器、地面編解碼器和地面信號(hào)控制處理器依序電串接在一起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于地面信號(hào)發(fā)送器包括地面信號(hào)發(fā)送電路；該地面信號(hào)發(fā)送電路包括第一 M0S管和第二 M0S管；在地面第一初級(jí)繞組線圈上有第一正脈沖信號(hào)輸入端頭、第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第一中間輸入端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸出端與地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第一電阻與第一MOS管的柵極電串接在一起，第一MOS管的漏極通過(guò)第二電阻與第一正脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第一MOS管的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；地面信號(hào)控制處理器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第三電阻與第二MOS管的柵極電串接在一起，第二MOS管的漏極通過(guò)第四電阻與第一負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭、第一中間輸入端頭和第一直流電源的正極電串接在一起，第二MOS管的源極與第一直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)發(fā)送器包括井下信號(hào)發(fā)送電路；該井下信號(hào)發(fā)送電路包括第三MOS管和第四MOS管；在井下第一初級(jí)繞組線圈上有第二正脈沖信號(hào)輸入端頭、第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭和第二中間輸入端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的正脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第五電阻與第三MOS管的柵極電串接在一起，第三MOS管的漏極通過(guò)第六電阻與第二正脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一起，第三MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起；井下信號(hào)控制處理器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸入端電串接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端通過(guò)第七電阻與第四MOS管的柵極電串接在一起，第四MOS管的漏極通過(guò)第八電阻與第二負(fù)脈沖信號(hào)輸入端頭、第二中間輸入端頭和第二直流電源的正極電串接在一起，第四MOS管的源極與第二直流電源的負(fù)極電串接在一起。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第一直流電源和第二直流電源的電壓均為12伏特。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第一直流電源和第二直流電源均采用電池。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于地面解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第一電阻之間通過(guò)第十九電阻與第三接地端電連接在一起，地面解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第三電阻之間通過(guò)第二十電阻與第三接地端電連接在一起；井下解編碼器的正脈沖信號(hào)輸出端與第五電阻通過(guò)第二十一電阻與第四接地端電連接在一起，井下解編碼器的負(fù)脈沖信號(hào)輸出端與第七電阻通過(guò)第二十二電阻與第四接地端電連接在一起。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于地面信號(hào)接收器包括地面信號(hào)接收電路，該地面信號(hào)接收電路包括地面電平轉(zhuǎn)換集成電路；在地面第二初級(jí)繞組線圈上有第三高電位輸出端頭和第三低電位輸出端頭；地面次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第三高電位輸出端頭通過(guò)第九電阻和第十電阻與第三直流電源的正極端電串接在一起，在第九電阻與第十電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第三低電位輸出端頭通過(guò)第十一電阻和第十二電阻與第一接地端電串接在一起，在第十一 電阻和第十二電阻之間電連接有地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與地面編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，地面編解碼器的信號(hào)輸入端與地面信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起；井下信號(hào)接收器包括井下信號(hào)接收電路，該井下信號(hào)接收電路包括井下電平轉(zhuǎn)換集成電路；在井下第二初級(jí)繞組線圈上有第四高電位輸出端頭和第四低電位輸出端頭；井下次級(jí)繞組線圈的高電位輸出端頭和低電位輸出端頭分別與電纜的纜芯電串接在一起；第四高電位輸出端頭通過(guò)第十三電阻和第十四電阻與第四直流電源的正極端電串接在一起，在第十三電阻與第十四電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端；第四低電位輸出端頭通過(guò)第十五電阻和第十六電阻與第二接地端電串接在一起，在第十五電阻和第十六電阻之間電連接有井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端，井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的信號(hào)輸出端與井下編解碼器的信號(hào)輸入端電連接在一起，井下編解碼器的信號(hào)輸入端與井下信號(hào)控制處理器的信號(hào)輸出端電連接在一起。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第一穩(wěn)壓二極管；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二穩(wěn)壓二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第一電容；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第二電容。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第九電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十一電阻與地面電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第十七電阻；第十三電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第一信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線和第十五電阻與井下電平轉(zhuǎn)換集成電路的第二信號(hào)輸入端之間的導(dǎo)線之間電連接有第十八電阻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測(cè)井遙傳通信裝置，其特征在于第三直流電源和第四直流電源的電壓均為5伏特。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油測(cè)井系統(tǒng)地面與井下數(shù)據(jù)傳輸通信裝置技術(shù)領(lǐng)域，是一種測(cè)井遙傳通信裝置，包括地面通信變壓器、井下通信變壓器、地面信號(hào)發(fā)送器、地面信號(hào)接收器、井下信號(hào)發(fā)送器、井下信號(hào)接收器、地面信號(hào)控制處理器、地面編解碼器、井下信號(hào)控制處理器和井下編解碼器；地面通信變壓器包括地面第一初級(jí)繞組線圈、地面第二初級(jí)繞組線圈和地面次級(jí)繞組線圈，井下通信變壓器包括井下第一初級(jí)繞組線圈、井下第二初級(jí)繞組線圈。其結(jié)構(gòu)合理，使用方便，性價(jià)比高，由于大大減小體積，因此非常適合石油勘探井下儀使用；由于采用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)編解碼，在不更改電路的基礎(chǔ)上就能實(shí)現(xiàn)多種協(xié)議的通信；由于提高了儀器的集成度，因此降低了儀器故障率，便于維修。
文檔編號(hào)E21B47/12GK101761334SQ200910113620
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者余剛, 彭原平, 李金亮, 趙瑞峰, 陳斌 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)西部鉆探工程有限公司測(cè)井公司