[实用新型]随钻振动信号同步采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及井下信号采集装置，尤其涉及一种随钻振动信号同步采集装置。

背景技术

钻进过程中钻头破岩会引起钻具轴向、横向和扭转振动，这些振动携带了丰富的钻具及所钻地层相关信息。利用随钻振动信号对钻具进行故障诊断、井下安全评级、地层评价及建立井下钻具振动理论模型具有重要的应用价值。为了实时准确地了解井下钻具的工作状况及地层信息，需要大量的随钻振动数据做支撑。钻具随钻振动数据大部分是利用综合录井仪在地面进行振动采集分析，由于钻杆具有梳状滤波器特性，分析得到的结果存在一定局限性。只有靠近钻头同步采集的振动数据才能反映井下工况。而井下高温、高压、空间结构狭小等恶劣因素，一直制约着井下数据存储系统的容量。

现有技术提供了一种井下钻具振动监控装置和钻具振动分析方法，它的特点是对一段时间内的振动数据采集并进行平均处理，之后与设定阈值比较，一旦超过阈值，该仪器将向地面发出预警信号以便调整钻井参数，而避免发生井下事故。这种装置缺点是数据采集为间断模式，数据存储容量较小，故不能实时反映井下工况，无法提供大量数据用于建立井下钻具振动理论模型。

在上述各种现有技术中，由于受到井下恶劣环境的影响，随钻振动信号采集和存储均没有克服数据存储容量小，无法实现连续同步采集并存储井下钻具的三轴振动信号。目前，已有的随钻测量振动仪器只是间断地采集钻具振动信号，所能存储的数据容量有限，仅用于井下安全评级，无法对井下钻具振动进行连续同步采集和存储。

发明内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种随钻振动信号同步采集装置，以解决现有技术中只能间断地采集钻具振动信号，存储的数据容量有限，仅用于井下安全评级，无法对井下钻具振动进行连续同步采集和存储的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供一种随钻振动信号同步采集装置，该装置包括：装置本体，设置于靠近钻头的位置，所述装置本体外壁设置有仓体；控制处理单元，设置于所述装置本体的仓体当中，用于控制信号采集和处理工作；信号采集单元，设置于所述装置本体的仓体当中，与所述控制处理单元相连接，用于采集振动信号；数据存储单元，设置于所述装置本体的仓体当中，与所述控制处理单元相连接，用于将所述控制处理单元处理后的数据进行存储；通信接口电路，设置于所述装置本体的仓体当中，与所述控制处理单元相连接，用于提供与外部设备进行连接的接口；电池组，设置于所述装置本体的仓体当中，与所述控制处理单元相连接，用于提供装置工作电力。

所述控制处理单元采用SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线系统，与所述信号采集单元相连接，读取信号采集单元数据，并进行实时压缩打包处理，再将压缩后的数据包写入所述数据存储单元；所述控制处理单元与上位机相连接，与所述上位机进行通信；所述控制处理单元与所述电池组相连接，进行供电电源统一管理。

所述信号采集单元为加速度传感器，采用不带BUSY指示的高速SPI接口级联模式，进行轴向、横向和扭转三通道同时采集信号。

所述数据存储单元采用多个闪存串行连接并进行分组，每组的多个闪存各自级联后与SPI总线系统相连接，系统工作时只有一组闪存选通，其余各组闪存为高阻状态，一组闪存储存满后再存入下一组闪存。

所述闪存为M25P64的闪存，采用级联扩容与数据压缩相结合的方式，该闪存单片容量为8M字节，将32片该闪存分成四组，系统工作时只有一组选通，其余三组均为高阻状态，从而控制总线上的负载电容不至于太大，保证芯片按照正常速度存取数据。

所述通信接口电路为以太网控制器ENC28J60，实现工业以太网与SPI相互转换，以便所述控制处理单元与地面上位机之间实现远距离高速数据传输。

所述的控制处理单元的主控制器为dsPIC33F系列数字信号控制器，所用管脚可自定义进行映射配置。

所述电池组的供电电源为7.2V柱状锂电池组。

本实用新型的随钻振动信号同步采集装置采用轴向、横向和扭转三通道同时采集振动数据，采集速度快，多组级联方式的存储器，可以存储大量的数据，实现了连续不间断同步采集、存储振动数据，为建立井下钻具振动理论模型提供充足的数据。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型随钻振动信号同步采集装置结构框图；

图2是本实用新型随钻振动信号同步采集装置结构示意图；