一体化多参数遥传生产测井仪 本实用新型是一种多参数遥传生产测井仪，它主要用于对油井产出剖面的分层产液量和注水井注入剖面的分层吸水量进行动态监测。
在已有技术中，在石油工业出版社出版的《数控生产测井下井仪器与资料解释》一书中介绍了一种多参数自喷井生产测井仪。参见图2，它由自然伽玛测井仪(4)、液体密度测井仪(5)、温度测井仪(6)、压力测井仪(7)、含水率测井仪(8)、涡轮液量计(9)、套管接箍定位器(10)和电缆遥测系统(WTC)组装构成一个节状长管形机身，其中仪器与仪器之间通过一个单芯螺纹接头实现每支仪器的机械联接和仪器电路总线的连接，机身上端通过单芯电缆头(3)与单芯电缆(2)连接，单芯电缆完成两个功能，一是向井下仪器供电，二是向上传输测量数据。该组合仪一次下井可以同时测取井内流体的体积流量、密度、视含水率、温度梯度、温度微差、压力梯度、自然伽玛射线强度、套管接箍深度等多种参数。参见图3，该组合仪中的电缆遥测系统(以下简称WTC)是其它仪器的控制和服务设备，它的主要功能是采用寻址的通讯方式来依次提取各仪器的测量或探测数据，并把所提取的数据以曼彻斯特码按一帧十道数据的格式依次发出，并通过单芯电缆(2)送到地面系统中去。每支仪器的功能是：完成测量或探测，然后把测得的模拟量转换成数字量，再进行数据化处理，并利用其寻址通讯响应电路对WTC的寻址信号进行判定，如果判定是自己的地址，它将暂停测量数据的输入，并把当时的测量数据暂存，然后通过仪器总线(35)一位一位地依次发送给WTC。该组合仪所存在的主要问题是：各仪器是分体的，它们通过仪器总线向WTC输送测量数据，这种二次传输的形式，不仅增加了每支仪器的信号处理量，而且还得增加接收和发送电路。因此，使得组合仪的电路结构繁多和复杂，重复性大，也降低了工作可靠性。同时，为了容纳这些电路，每支仪器都得相应增加一个短节，累加起来使得机身全长很长，增加了测量时的操作难度。
本实用新型的目地是针对已有技术中分体式的缺点，提供一种一体化的多参数遥传生产测井仪。
为实现上述目的，本实用新型的解决方案是：它具有一个长管形外壳构成的机身，该机身通过单芯电缆头与单芯电缆连接；在该机身中装有多个不同参数的测井探头和一个对多个测井数据进行循环采集、并把所采集的测井数据与其相应的地址合并、以曼彻斯特码按一帧十道数据的格式依次发送的单片机处理单元，所述各测井探头的输出信号通过其前置处理电路送入所述单片机处理单元的定时/计数口或者模拟信号输入端；所述单片机处理单元的数据发送端与传输驱动电路相接，传输驱动电路的信号输出端通过单芯电缆头与所述单芯电缆相接。
通过上述解决方案可以看出，本实用新型形成了一个多探头的一体化仪器。它由单片机处理单元对各测量数据直接进行循环采集与发送，不用二次传输，从而大大简化了电路，使仪器的机身长度也大大缩短，降低了测量操作的难度；同时，工作可靠性提高，成本相应降低。
下面根据实施例详细说明其工作原理。
图1.本实用新型的外形结构示意图
图2.已有技术的外形结构示意图
图3.已有技术的原理方框图
图4.三参数遥传生产测井仪的电路方框图
图5.自然伽玛探头及其前置处理电路的电路原理图
图6.节箍磁定位探头的结构示意图
图7.节箍磁定位探头及其前置处理电路和压频转换器电路原理图
图8.井温传感器及其前置处理电路和压频转换器电路原理图
图9.单片机电路原理图
图10.曼彻斯特码的码型图
图11.传输驱动电路的原理图
图12.供电电压采集电路的原理图
图13.多参数遥传生产测井仪的电路方框图
图14.单片机处理单元电路原理图
参见图1，该仪器具有一个长管形外壳构成的机身(1)，所述的单芯电缆(2)通过单芯电缆头(3)与机身(1)相连。
参见图4，根据油田要求，用于注水井的多参数遥传生产测井仪一般只需要自然伽玛、节箍和井温三个参数。图中给出该仪器电路的方框结构。所述的单芯电缆(2)给出的供电电压为直流42V，电源转换电路将供电电压转换成各电路的工作电压：±15V、+5V和U1、U2，U1为+25V、U2为+15V。
参见图5，本仪器的自然伽玛探头由碘化钠晶体(11)和光电倍增管(12)构成。当碘化钠晶体(11)感受到地层的伽玛射线时，就会产生出光子，光子进入光电倍增管(12)进行能量的放大而加速运动打到光电倍增管的极板上，使极板的引出端P输出电脉冲信号。光电倍增管需要高压电路(13)为其供电。所述的高压电路由振荡器、驱动器、高压变压器、倍压电路、稳压电路等组成。六反相器IC7和电容(14)、电阻(15)、(16)接成一个多谐振荡器，它输出的振荡信号经过场效应管(17)的驱动和高压变压器(18)的升压，在次级可得到700V左右的高压脉冲，再经过三倍压电路(19)的倍压整流后，即可得到2100V左右的直流负高压，高压稳压管(20)对直流负高压进行稳压，通过调节电阻(34)，使其输出的负高压值为光电倍增管提供合适的工作电压。所述自然伽玛探头的前置处理电路由跟随器(21)、鉴别器(22)和整形电路(23)组成。由于探头输出部分的阻抗较高，因此在探头与鉴别器之间加一个跟随器，起到阻抗转换和匹配的作用。鉴别器(22)由比较器IC6及其外围元件接成，在比较器的负输入端设置一个门坎电平，通过调节门坎电平，能够选择出能量大于某规定值的由伽玛射线所产生的脉冲，可有效抑制其它的脉冲干扰。整形电路(23)由一个双单稳态芯片IC5构成，它将鉴别器(22)输出的脉冲信号变换成脉宽相等的脉冲信号，并从IC5的10脚输出，送到单片机的定时/计数口的T2端。
参见图6，节箍磁定位探头由设置在铝制外壳(24)中的上、下二块磁钢(25)和设在磁钢中的铁磁材料(26)及绕在铁磁材料上的线圈(27)构成。当该探头沿均匀井筒运动时，穿过线圈的闭合磁力线不产生变形，而当探测器沿井筒运动遇到节箍时，由于在节箍处的磁介质发生了明显变化，则闭合磁力线会产生变化，因此在线圈中产生感应电动势，由此可以给出每个节箍的位置信号。
参见图7，节箍磁定位探头的前置处理电路是由运放IC9接成的一个电压放大器(28)，它对节箍信号进行电压放大。线圈(27)中感应的节箍信号是一个交变脉冲(29)，由于压频转换器(30)必须是正值输入，故由分压器(31)给出一个正向分压值加在运放IC9的正输入端，使输入的交变脉冲变成为正值。所述的压频转换器(30)由芯片IC8及其外围元件连接构成。由该压频转换器将输入的模拟电压转换成其频率大小随电压成正比变化的脉冲量，并通过其9脚输出，送到单片机定时/计数口的T1端。
参见图8，所述的井温传感器选用德国出产的铂金丝电阻式传感器PT500，图中用Rx表示。该传感器的前置处理电路是一个由四运放集成器件IC11接成的信号放大器(32)。该信号放大器是由三个运放接成的一个差分放大器，它对温度信号进行放大，同时将传感器的电阻量转换成电压量。由于测量信号是温度，故利用差分放大器抑制运放自身的温度漂移，使其输出端8脚的电压随Rx阻值成正比变化。压频转换器电路(33)与图7中的工作原理相同，其9脚输出的信号送至单片机定时/计数口的T3端。
参见图9，所述单片机IC3是一个带片内存储器的单片机89C52，可用87C52或8752H直接替换，也可用80C32、8032、8032H外加程序存储器EPROM代换，或者用其它系列单片机。利用该单片机的三个定时/计数口T0、T1、T2完成对上述三道数据的采集，用外部定时器IC4控制数据的发送，即用IC4给出曼彻斯特码的发送时钟，送至P1.2端。其曼彻斯特码的码型参见图10，它由同步头、四位地址和12位数据及奇偶校验位组成。再参见图9，该码由单片机内部程序计算后分别由P1口的P1.3和P1.4端输出其正脉冲及负脉冲道脉冲M+、M-。参见图11，所述的传输驱动电路由电压放大器IC2和功率放大器IC3组成，利用IC1分别对信号M+进行同相放大和对信号M-进行反相放大，并合成为双极性曼彻斯特码，即图10所示的码型，然后再经过IC1的驱动后输出，通过单芯电缆传送到地面。再参见图9，为了检测供电压是否正常，本仪器又利用单片机P1口中的P1.5端对供电电压进行采集，并作为第四道数据发送。供电电压采集电路参见图12，该电路是一个由运放IC3及其外围元件接成的一个斯密特触发器。当电源电压低于+42V时，斯密特触发器翻转输出高电平，并通过其14脚送至单片机的P1.5端。再参见图10，单片机内部的曼彻斯特码发送程序是：依次发出同步头、16位数据、奇偶校验位，然后延时，在延时期间内，单片机采集下一道要发送的数据，即取其低12位数据，并把该数据的4位地址放在12位数据之前，合成为16位数据，作为下道要发送的数据，延时期到时，紧接着依次发送下一道数据的同步头、16位数据、奇偶校验位，再延时，再进行地址和数据的合成，如此循环，进行一道一道的数据采集与发送；当单片机发送完10道数据后，也就完成了一帧数据的发送，接着又重新开始下一帧数据的发送，如此周而复始，一帧一帧地循环发送。从而完成其循环采集与发送的功能。
参见图13，这是用于油井的多参数遥传生产测井仪的电路方框结构，其中压力探头、含水率探头、密度探头、流量探头均可以采用已有组合仪中的探头；其伽玛探头、井温探头、节箍磁定位探头可采用上述的三参数遥传生产测井仪中的探头。它们测量的信号通过其前置处理电路后分别送至单片机处理单元。
参见图14，所述的单片机处理单元可以由单片机和它的定时/计数口扩展电路构成。该扩展电路由可编程计数器82C53和地址锁存器54LS373组成，各参数的测量或探测脉冲可以从该扩展电路的可编程计数器82C53的9、15、18脚输入，单片机对该扩展电路计数口进行数据的循环采集时，先要通过PO口D0～D7给出地址和控制字，用地址确定要采集的计数端口，同时向计数口写入禁止计数的控制字，然后单片机再通过P0口分二次将可编程计数器中的12位数据读入，并在读入数据时加上其相应的4位地址，合并为16位数据，等待发送。单片机的另一个扩展电路是一个多输入通道A/D转换器AD7890，它可以对八路模拟信号输入端VIN1～VIN8进行选通，然后把所选通的模拟量转换成二进制数据，通过数据输出端10脚串行输出，送至单片机。单片机对外扩的模拟量输入端进行数据采集时，先通过P1.6端和P1.7端向AD7890写入控制字，选通采样通道，稍候，读入12位数据。为了符合地面通讯要求，单片机要将本次读入的12位数据与上次发送的12数据相加后取其低12数据，并加上其相应的4位地址，合并为16数据，等待发送。所述的二种扩展电路可任选一种，或两种都选用。