一种连续油管钻井地面控制装置
技术领域
本实用新型属于井下作业设备技术领域，尤其涉及一种连续油管钻井地面控制装置。
背景技术
作为一种新兴井下作业工艺，连续油管技术采用挠性油管、蛇形管等形成无接头的井下连续输送管道，进而实现生产井修井或其它井下作业工作。与传统的常规接单根作业工作模式相比，连续油管技术具有诸多优点，例如：作业成本相对较低；提高了油井的产量以及作业的安全可靠性；连续油管作业施工相对更为方便，且占地面积也更小。值得注意的是，作为连续油管系统中的重要组成构件，连续油管地面控制装置与连续油管井下测井电缆通讯接连，用以实现实时采集连续油管系统各结构的信息数据，并实现控制管理信号下发等一系列技术目的。因此对本领域人员而言，为进一步提高连续油管系统的稳定性、提高双向数据的传输速率，亟需提供一种可靠性更强、抗干扰效果更佳的连续油管地面控制装置。
实用新型内容
本实用新型提供了一种连续油管钻井地面控制装置，该地面控制装置结构紧凑、具有较高的抗干扰性能，数据传输速率最高可达100kBPS。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：
一种连续油管钻井地面控制装置，包括有：
机箱主体结构以及安装在机箱主体结构内部的主控电路板；主控电路板中包括有：MCU微控制单元、监测电路单元、调制解调电路单元以及配电单元；
其中，监测电路单元与MCU微控制单元通过ADC模数转换电路建立通讯接连关系；
调制解调电路单元与MCU微控制单元相连接，调制解调电路单元还与各井下仪器以及各井下工具双向通讯连接；所述调制解调电路单元由发送信号驱动电路、接收信号驱动电路、放大及解调电路组成；
配电单元由电源开关、AC-DC可调直流电源以及AC-DC直流电源构成；其中，AC-DC可调直流电源与AC-DC直流电源并联设置；AC-DC可调直流电源通过隔离电感、电压电流检测电路与井下测井电缆相连接，用于将220V交流电调制成电压值为0V-600V、电流值为2A的直流电，供各井下仪器以及各井下工具的电力需求；AC-DC直流电源用于将220V交流电调制成电压值为12V或9V或5V或3.3V、电流值为2A的直流电，供主控电路板各结构单元的电力需求。
较为优选的，发送信号驱动电路中包括有第一JK触发电路、第二JK触发电路、数控分频电路、2分频整形电路以及发射驱动电路；第一JK触发电路、第二JK触发电路分别与数控分频电路相接连；数控分频电路、2分频整形电路、发射驱动电路顺次接连；发射驱动电路的发射端通过第一高压耦合电容与井下测井电缆相连接；其中，第一JK触发电路的触发输入端受主控电路板的MCU微控制单元驱动控制。
较为优选的，第二JK触发电路的触发输入端顺次与2分频器以及1.2MHZ振荡电路相连。
较为优选的，数控分频电路采用8位二进制可编程计数器，其时钟引脚顺次与4分频器以及4MHZ振荡电路相连。
较为优选的，接收信号驱动电路包括有反相放大器、第一2阶带通滤波器、第二2阶带通滤波器以及载波解调电路；其中，反相放大器通过第二高压耦合电容与井下测井电缆相连接；反相放大器、第一2阶带通滤波器、第二2阶带通滤波器、载波解调电路顺次接连。
较为优选的，接收信号驱动电路中还包括有：整形电路；整形电路与载波解调电路相连接，且受主控电路板的MCU微控制单元驱动控制。
本实用新型提供了一种连续油管钻井地面控制装置，该地面控制装置包括有机箱主体结构、主控电路板；其中，主控电路板中进一步包括有：MCU微控制单元、监测电路单元、调制解调电路单元以及配电单元。具有上述结构特征的连续油管钻井地面控制装置，其可实现随钻测量或井下测井数据的双向高速通讯，并且通过配置的滤波电路以及专用解码芯片，提高了信噪比、极大的抑制了干扰信息，因而通讯效率更高、可靠性更强。
附图说明
图1为本实用新型一种连续油管钻井地面控制装置的电路示意图；
图2为本实用新型一种连续油管钻井地面控制装置中主控电路板的电路示意图；
图3为本实用新型一种连续油管钻井地面控制装置中发送信号驱动电路的电路示意图；
图4为本实用新型一种连续油管钻井地面控制装置中接收信号驱动电路的电路示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种连续油管钻井地面控制装置，该地面控制装置结构紧凑、具有较高的抗干扰性能，数据传输速率最高可达100kBPS。
本实用新型具体提供了一种连续油管钻井地面控制装置，该地面控制装置包括有机箱主体结构以及主控电路板。其中，机箱主体结构进一步包括有前面板（显示表头）、地面控制装置的操作把手、多结构安装架等等。而主控电路板安装在机箱主体的结构内部（例如：安装在内部的电路板安装架上）。如图1或图2所示，主控电路板中包括有MCU微控制单元、监测电路单元、调制解调电路单元以及配电单元。其中，监测电路单元与MCU微控制单元通过ADC模数转换电路建立通讯接连关系。值得注意的是，如图2所示，监测电路单元与其他参数检测仪器相连接（例如：与本地面控制装置的电压表、电流表、温度测试仪等相连，还与其他结构例如：张力传感器、深度检测仪等相连），用以实现对本地面控制装置各电路电压值、供电电压、供电电流、主控电路板温度、地面张力数值等参数的监控；而后，由ADC模数转换电路将各监控所得参数（模拟量）数模转换后，集中送入MCU微控制单元中。MCU微控制单元则作为主控电路板的核心组件，用于负责完成地面仪器与各井下仪器和各井下工具的双向数据通讯以及各结构单元工作参数采集处理工作；在此，作为本实用新型一种可选择的实施方式，MCU微控制单元中配置有RS232通讯接口，用于研发维护人员实现对MCU微控制单元的调试；此外，还优选配置有与MCU微控制单元通讯接连的上位主机。利用该上位主机上配置的人机交互界面，操作人员可实时监视地面及井下各仪器参数与状态的变化，快速完成地面及井下数据处理、显示、控制等作业功能。
如图2所示，调制解调电路单元与MCU微控制单元相连接，调制解调电路单元还与各井下仪器以及各井下工具双向通讯连接。值得注意的是，常规井下钻具控制工具往往会用到功率较大的直流无刷电机，而直流无刷电机运行时会产生较大的电流噪声，会对数据传输产生不利影响。因此，本调制解调电路单元采用FSK双向载波式数据传输模式，利用4kHz、5kHz频率的载波传输数字0/1，提高了信噪比，抑制了干扰信号，从而确保在直流无刷电机运行时，存在较大电流噪声的环境下，进行可靠的双向数据传输。
调制解调电路单元进一步由发送信号驱动电路、接收信号驱动电路、放大及解调电路组成。其中，作为本实用新型一种较为优选的实施方式，如图3所示，发送信号驱动电路具体包括有第一JK触发电路、第二JK触发电路、数控分频电路、2分频整形电路以及发射驱动电路。其中，第一JK触发电路、第二JK触发电路分别与数控分频电路相接连；数控分频电路、2分频整形电路、发射驱动电路顺次接连；发射驱动电路的发射端通过第一高压耦合电容与井下测井电缆相连接。需要说明的是，第一JK触发电路的触发输入端受主控电路板的MCU微控制单元驱动控制；正常工作时，第一JK触发电路的触发输入端接入MCU微控制单元提供的控制信号，并通过数控分频电路、2分频整形电路以及发射驱动电路向井下测井电缆中发送通讯信号。而当需要对发送信号驱动电路进行调试或测试发送信号驱动电路的工作点时，第一JK触发电路的触发输入端接入高电平，第二JK触发电路的触发输入端则顺次与优选设置的2分频器以及1.2MHZ振荡电路相连，由该2分频器以及1.2MHZ振荡电路产生调试信号（例如：2分频器以及1.2MHZ振荡电路生成一占空比为50%，频率约为600HZ的方波信号）。此外，作为本实用新型进一步优选的实施方式，数控分频电路采用8位二进制可编程计数器，其时钟引脚顺次与4分频器以及4MHZ振荡电路相连。其中，4MHZ振荡电路生成信号经4分频器处理后得到1MHZ的方波信号；该方波信号用作为数控分频电路的时钟信号。当需要改变分频频率时，通过控制编程管脚，利用高低电平，调节输出频率分别为8kHz和9.9kHz的方波；而后再经过2分频整形电路，就得到了稳定的占空比为50%的4kHz和4.95kHz的输出波形。最后，通过发射驱动电路和第一高压耦合电容（该第一高压耦合电容用于起到隔值、滤波的作用），即可在井下测井电缆上产生一定幅值的FSK信号波形。
而作为本实用新型的另一种较为优选的实施方式，如图4所示，接收信号驱动电路包括有反相放大器、第一2阶带通滤波器、第二2阶带通滤波器以及载波解调电路；其中，反相放大器通过第二高压耦合电容与井下测井电缆相连接；反相放大器、第一2阶带通滤波器、第二2阶带通滤波器、载波解调电路顺次接连。值得注意的是，反相放大器用于接收单芯测井缆芯上的FSK载波信号，并进行放大幅度恢复处理；第一2阶带通滤波器、第二2阶带通滤波器用于完成两次滤波处理，从而去除传输过程中产生的各类干扰；载波解调电路则进一步与优选设置的整形电路相连接；整形电路受主控电路板的MCU微控制单元驱动控制，载波解调电路接收所得的载波解调数据经整形电路控制整形后，集中送入主控电路板的MCU微控制单元中做输出处理。
最后，如图1所示，本地面控制装置中设备的配电单元具体由电源开关、AC-DC可调直流电源以及AC-DC直流电源三部分构成。其中，AC-DC可调直流电源与AC-DC直流电源并联设置。AC-DC可调直流电源通过隔离电感、电压电流检测电路与井下测井电缆相连接，用于将220V交流电调制成电压值为0V-600V、电流值为2A的直流电，供各井下仪器以及各井下工具的电力需求；而AC-DC直流电源用于将220V交流电调制成电压值为12V或9V或5V或3.3V、电流值为2A的直流电，供主控电路板各结构单元的电力需求。
本实用新型提供了一种连续油管钻井地面控制装置，该地面控制装置包括有机箱主体结构、主控电路板；其中，主控电路板中进一步包括有：MCU微控制单元、监测电路单元、调制解调电路单元以及配电单元。具有上述结构特征的连续油管钻井地面控制装置，其可实现随钻测量或井下测井数据的双向高速通讯，并且通过配置的滤波电路以及专用解码芯片，提高了信噪比、极大的抑制了干扰信息，因而通讯效率更高、可靠性更强。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
