明 劉海江 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：以89c52單片機(jī)為核心構(gòu)成的油井參數(shù)測試器下放深度測試儀的軟、硬件設(shè)計(jì)，該測試儀與油井參數(shù)取樣測試器配套使用。并介紹了使用汽車蓄電池的單片機(jī)電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)用驗(yàn)證，該方案具有可行性。

     關(guān)鍵詞：測量周期

     計(jì)量長度 單片機(jī) 硬件結(jié)構(gòu)圖 程序流程圖

     在油田采油作業(yè)中，經(jīng)常需要對勘探井、生產(chǎn)井及生產(chǎn)井的不同階段進(jìn)行各分層段地層滲透率、靜止壓力、污染系數(shù)、采液指數(shù)、含油飽和度等油藏工程數(shù)據(jù)和相關(guān)參數(shù)的測試。油藏和采油工程師根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采油量及井噴預(yù)測，并作出最好的油田開發(fā)及后續(xù)工藝設(shè)計(jì)，以獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。這些采樣數(shù)據(jù)的獲取需要將測試器深入到井下并獲得各個(gè)參數(shù)值與深度的嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系（即參數(shù)值與深度的關(guān)系曲線）。通常油井參數(shù)測試器在油井中是每間隔固定的時(shí)間（稱為測量周期）測量一次并存儲，即得到p-t（被測參數(shù)值與時(shí)間）關(guān)系曲線；如果參數(shù)測試器在井中下放測試的同時(shí)能獲得時(shí)間的起點(diǎn)和間隔及與參數(shù)測試的時(shí)間起點(diǎn)和間隔嚴(yán)格一致的對應(yīng)深度值并存儲，即h-t（深度與時(shí)間）關(guān)系曲線，把這同一起點(diǎn)且相同時(shí)間間隔上對應(yīng)的p-t和h-t數(shù)據(jù)通過rs-232c串行口傳送到pc機(jī)（筆記本電腦）中，則可在pc機(jī)上獲得p-h曲線，以便進(jìn)行各種分析與預(yù)測。筆者以89c52單片機(jī)為核心研制出了與參數(shù)測試器配套使用的深度測試儀。

     1 深度測量原理

     圖1所示為深度測量原理示意圖。參數(shù)測試器通過鋼纜絞車的鋼纜向油井中下放，鋼纜下放滑輪與測長齒輪同步轉(zhuǎn)動，測長齒輪在接近開關(guān)中每通過一個(gè)齒就與一個(gè)固定的鋼纜下放長度相對應(yīng)，而在接近開關(guān)中每通過一個(gè)齒就會產(chǎn)生一個(gè)脈沖輸出。因此，通過累計(jì)接近開關(guān)的脈沖數(shù)就能夠計(jì)量鋼纜下放的長度（每個(gè)脈沖對應(yīng)的鋼纜下放長度稱為計(jì)量長度，這里為0.1m）。

     2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

     2.1 電源設(shè)計(jì)

     因采油是野外作用，所以使用的電源是12v的汽車蓄電池。而單片機(jī)系統(tǒng)及接近開關(guān)的工作電源都為5v，因此需要將12v變換到5v。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法有多種，這里是采用一種高效率的dc-dc變換專用芯片max1626來實(shí)現(xiàn)。具體電路如圖2所示。該電路的最大輸出電流為3a。

     2.2 硬件設(shè)計(jì)

     圖3所示為測試儀的硬件原理圖。該測試儀以89c52為核心，外擴(kuò)展4片2864a（8k×8，e2prom）作為能斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器，以實(shí)現(xiàn)深度測量數(shù)據(jù)的存儲功能；ds12887的時(shí)鐘芯片，用于產(chǎn)生日歷時(shí)間、測量周期中斷和周期為0.5s（sqw端輸出，可編程）的方波（用于測量和串行數(shù)據(jù)通訊時(shí)的工作指示）；max3232為專用的ttl電平與rs-232c電平相互轉(zhuǎn)換芯片，用來實(shí)現(xiàn)測試儀與筆記本電腦之間的串行通訊；顯示采用天馬公司的hd44780控制的16字符×2行的lcd顯示模塊，其特點(diǎn)是功耗低、使用方便（可與單片機(jī)直接接口，11種專用指令）、顯示功能強(qiáng)（32個(gè)字符庫），用于測量深度值、日歷時(shí)間、測量時(shí)間及鍵盤操作等顯示；由p1口的p1.0～p1.5構(gòu)成矩陣式中斷和查詢兩種工作方式的3×3鍵盤；t0端用于對接近開關(guān)發(fā)出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)（只累計(jì)每個(gè)測量周期內(nèi)的脈沖數(shù)）來得到測試器下放深度的增量值（最高位為符號位），以減小數(shù)據(jù)值的字節(jié)長度而節(jié)省存儲單元，計(jì)數(shù)精度為計(jì)量長度（這里為0.1m）。對于一些主要地層段的參數(shù)值需要上下反復(fù)測試，而接近元關(guān)又不能反映方向性，因此用p3.5口檢測鋼纜絞車的提升或下放的狀態(tài)信號以確定深度增量值的正負(fù)號。

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