[实用新型]一种井下压力、称重传感系统芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体集成电路，具体的说是一种能够将不同物理参量的控制器信息通过一个系统集成芯片同时进行数据采集，处理并以不同形式进行传输的一种井下压力、称重传感系统芯片。 

背景技术

目前，在很多行业中都需利用传感器对压力和重量进行实时监测的传感系统芯片。尤其是在智能井的井下技术中更加需要。 

智能井技术始于20世纪90年代，在当时全球石油工业提高油藏产能的大趋势下，智能井技术得以发展并商业化。这一技术的研发使许多原来不能开采的边际油田得到开发，为深水、海上、边远地区及老油田的开发带来了希望。所谓智能井就是在井中安装了可获得井下油气生产信息的传感器、数据传输系统和控制设备，并可在地面进行数据收集和决策分析的井。通过智能井可以进行远程控制，达到优化产能的目的。应用智能井技术可以通过一口井对多个油藏流体的流入和流出进行远程控制，避免不同的油藏压力带来的交叉流动。对于多油层合采，智能完井的应用允许交替开采上部和下部产层，加快了整个井的生产速度，也提高了油井的净现值。油藏的远程管理使得作业人员无需对井进行物理干预，减少了潜在的修井作业的成本。在钻机时间（尤其是在深水或海底）成本昂贵的条件下，修井成本的降低会带来显著的效益，同时也弥补了由于修井而损失的产量。另外，应用智能完井的注入井可以更好地进行注水控制，提高油井的最终采收率。同时，应用智能井系统也可以减少地面基建设施成本。智能井技术的目的是提高油井开采率，提高油田自动化控制水平，降低油田操作成本与设备成本，从而实现长远的经济效益。 

智能井技术中的核心部件是永久式油井传感器，它负责向地面提供压力温度数据。随着油田的不断开采，油气井的深度不断增加，传感器的工作环境温度也越来越高。传统电子传感器已经难以满足需要。根据国外统计，井下温度每升高18°C，电子传感器的故障率就提高1倍。壳牌石油在1987-1998年间对952个电子永久性油井传感器的分析表明, 在低于100°C的连续工作环境下, 12%的传感器在1年内失效, 31%在5年内失效。美国Quartzdyne公司对其超过450个高温电子传感器在180°C环境下进行测试，3个月内超过60％的传感器失效，在6个月内，全部传感器失效。因此，电子传感器一般用于低于100°C的油井中。一些深海油井的温度已经达到200－250°C，而稠油注气井的温度高达300°C。在这些应用环境中，电子传感器完全无法满足要求。 

与电子传感器相比，光纤传感器的优点是耐高温、抗腐蚀、抗电磁干扰、使用安全不打火、体积小。这些优点使得它在20世纪90年代末逐渐在油田中展开应用。2002年8月，Norsk Hydro ASA公司完成了业内第一口多光纤传感器智能井。光纤测量系统安装在北海挪威海域Oseberg东部的E-11C井，包括在井内安装多个光纤压力和温度传感器及地面操纵智能完井流量控制装置。所有光纤传感器都由Weatherford公司生产。目前国外进行智能井光纤压力温度传感器传感器开发的公司有还有美国Sabeus公司，美国Baker-Hughs公司，加拿大FISO公司，巴西Gavea公司等等。这些公司目前的产品都是面向智能井单点测温测压应用的。 

而与传感器相连的传感系统芯片普遍存在抗压力、抗腐蚀性较差，只能对一个传感器进行单一物理量信息的监测。很多传感器受到自身工艺的限制不能在恶劣环境中进行实时测量，监测和数据的传输工作。这样的传感系统芯片就不能满足井下作业的需求。 

对于高精度适用于井下作业的传感系统芯片都处于研发阶段由于研发过程中采用多个芯片系统集成度较低，稳定性较差，传输数据误差较大。 

目前，还没有一种可以同时测量不同传感器的物理量进行运算后并且根据不同的客户需求将数据信息进行实时传输；同时具有集成度高，稳定性高，传输数据准确，价格低廉，同时可以有效的节省了空间，降低成本，可对设备仪器实时监测和远程监控；能够满足对大部分传感器通用性和井下作业的需求的传感系统芯片。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种井下压力、称重传感系统芯片，该结构可以同时测量不同传感器的物理量进行运算后并且根据不同的客户需求将数据信息进行实时传输；同时具有集成度高，稳定性高，传输数据准确，价格低廉，同时可以有效的节省了空间，降低成本，在传感系统芯片内部设有数字模拟转换模块和性的存储器能够满足对大部分传感器通用性和井下作业的需求。