导向钻井工具的一种温度测试方法.pdf

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1、石油仪器2010年第24卷第3期PETROLEUMINSTRUMENTS·开发设计·导向钻井工具的一种温度测试方法谢海明周静(西安石油大学电子工程学院井下测控研究所陕西西安)摘要：旋转导向钻井技术是目前最先进的钻井技术，钻井过程中的井下温度是需要测量的关键数据之一、文章介绍了在不改动原有系统，不增加空间和硬件开销的情况下，利用DS18B20的单总线结构，完成了一种适合钻井过程中的温度测量方案的设计关键词：导向钻井；可控偏心器；单总线；温度中图法分类号：TE243文献标识码：B文章编号：1004—9134(201

2、0)03—0003—02信；4)精度可达土0．5~C；5)检测温度范围为一55。c～0引言+125。C。旋转导向钻井技术是目前世界上最先进的钻井技DSI8B20的单总线通讯协议，可以节省硬件开销；术。旋转导向钻井工具一可控偏心器在钻井过程中温其数字量输出，可以节省总系统的软件开销。其温度度参数的测量可采用多种方法。测量范围及精度可以满足井下温度测量的要求l2_。井眼中的温度随着地层深度的增加不断增加，钻2DS18B20的单总线协议简介井过程中泥浆液的循环虽然可以充当冷却液的作用，但是井下复杂的地质环境存在很多的

3、不可预测性。可DS18B20的数据读写是通过时序处理位和命令字控偏心器的控制电路的工作温度不能超过125~C。来确认信息交换的。通过监控井下温度的变化，然后通过MWD上传写时序分为写“0”和写“1”，时序如图1所示。在至地面，可以完成井下温度的实时监测，发现异常问题写数据时序的前15s总线需要被控制器置低电平，及时处理，避免井下温度异常对仪器的伤害。然后是芯片对总线数据的采样时问，采样时间在15s本文主要阐述了一种结构简单的井下温度测量方～60S，采样时间内如果控制器将总线拉高则表示写案。“1”，如果控制器将总

4、线拉低则表示写“0”。每一位的发送都应该有一个至少15／as的低电平起始位，随后l温度传感器的选择的数据位“0”或“1”应该在45s内完成。整个数据的可控偏心器的井下数据采集和控制平台需要完成发送时间应该保持在60s～120s，否则不能保证通多种信号的采集、运算以及轨迹控制等功能。因此在信的正常。原有平台上添加温度测量功能，只能在较小的系统开{写0时序Il写1时序}．__69us<0<120us—1us‘c

5、下温度的范围IJ匮翌盈J_．JJlg~lDSl8820SAMPLES1I不能超过125℃。温度传感器选择DALLAS的5us——-}．15us_—-·弓0uS—5us——+{5+30Its—IDS18B20。其温度检测与数字数据输出全集成于一个图1DS18B20的数据写时序芯片之上，全数字温度转换及输出。特点[1J：1)体积小读时序如图2所示。读时序时控制器的采样时间(有TSOC一8封装)；2)抗干扰力强；3)单总线数据通需要更加精确，读时序时也是必须先由主机产生至少基金项目：“十一五”国家863重点项目“旋转

6、导向钻井系统工程化技术研究”(2007AA090801一O1)、国家科技重大专项“多枝导流适度出砂技术”(2008ZX05024—003—05))和西安石油大学科技创新基金项目(Z08032)第一作者简介：谢海明，男，1982年生，西安石油大学电子工程学院助教，从事旋转导向钻井技术研究。邮编：710065石油仪器PETR0LEUMINSTRUMENTS2010年06月1s的低电平，表示读时序的起始。随后在总线被释命令作为开始。放后的15s中DS18B20会发送内部数据位，此时控2)在本单总线系统中只有一个器件，

7、故在使用过制器判别总线为高电平表示读出“1”，如果总线为低电程中使用“CC”，不进行序列号匹配，节省时间。平则表示读出数据“0”。每个数据位在读取之前都由3)温度数据的读取在命令“BE”发送后，DS18B20控制器加一个起始信号。注意：必须在读时序开始的自动发送给单片机。15kts内读取数据位才可以保证通信的正确。4)接收到的二进制温度数值需要进行数据补码转换。VcC单总线4结束语GND本文主要针对可控偏心器在钻井过程中的温度测L_．』慵点量问题。该方案能够在不显著增加空间的情况下，完竺桃一成温度精确测量，测量

8、精度能够达到4-0．5cc。系统结构简单，独特的单总线设计，节省硬件开——莺替幸DB20——电阻上拉销，为以后增加其他单总线设备搭建了平台。图2DS18B20的数据读时序参考文献读写时序作为基本的操作，通过组合可以实现各种命令及数据的传输。[1]洪志刚．传感器原理及应用[M]．长沙：中南大学出版社，20073系统构建实现及软件程序编制[2]万光毅．SoC单片机实验、实践与应用设计一基于