一种钻井液流量传感测量设备的制作方法

1.本发明属于石油开采配套设备技术领域，尤其涉及一种钻井液流量传感测量设备。


背景技术：

2.钻井液作为石油开采钻井作业过程中的重要组成部分，其主要承担着维持岩层稳定、实现对钻井层的压力控制、润滑、冷却等一系列任务；因此对钻井液出口流量的实时监测可起到预估、判断地层垮塌、卡钻掉钻等工程事故的作用。但由于钻井液具有粘度大、密度大、非牛顿流体等特征，因此现有对钻井液进行传感测量主要是以电磁流量传感器/超声波流量传感器为主体的传感测量设备。
3.然而进一步研究过程中，发明人发现上述对钻井液的传感测量技术中还存在着明显技术缺陷。例如：受限于油田野外生产作业的恶劣环境，且各传感器所处的管道分布往往亦较为分散，导致钻井液流量数据传输时容易受到外界干扰，从而影响其数据的实时性、稳定性及准确性。因此，亟需本领域技术人员提供一种可有效克服上述缺陷，且具备更高测量精度的钻井液流量传感测量设备。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种钻井液流量传感测量设备，该钻井液流量传感测量设备操作简单，具有钻井液流量数据采集精确度高、钻井液流量数据测量结果便于远传等特点。
5.为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
6.一种钻井液流量传感测量设备，包括有：微处理器模块；用于实现微处理器模块与钻井液流量传感器之间数据互联的数据采集模块；以及用于实现微处理器模块与远程数据中心之间数据互联的通讯模块；
7.微处理器模块选用型号为stc89c51的芯片；其中，stc89c51芯片的vcc引脚接 5v直流电源，stc89c51芯片的vss引脚接地；stc89c51芯片的xtal1引脚与stc89c51芯片的xtal2引脚之间还设置有振荡电容；
8.数据采集模块选用型号为tlc5510的芯片；其中，tlc5510芯片的vdda/vddd引脚接 5v直流电源，tlc2543芯片的agnd/dgnd引脚接地；tlc5510芯片的analog in引脚与钻井液流量传感器输出端相连接；tlc5510芯片的d1
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d8引脚与tc89c51芯片的p1.0
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p1.7引脚一一对应相连接；tlc5510芯片的引脚与tc89c51芯片的int1引脚相连接；
9.通讯模块选用型号为max485的芯片；其中，max485芯片的vcc引脚接 5v直流电源，max485芯片的gnd引脚接地；max485芯片的ro引脚与tc89c51芯片的txd引脚相连接，max485芯片的di引脚与tc89c51芯片的rxd引脚相连接。
10.进一步的，还包括有钻井液流量驱动触发单元；钻井液流量驱动触发单元选用型号为74ls74的芯片；其中，74ls74芯片的vcc引脚接 5v直流电源，74ls74芯片的gnd引脚接
地；74ls74芯片的d1引脚与74ls74芯片的引脚相连接；74ls74芯片的cp1引脚与tc89c51芯片的ale引脚相连接；74ls74芯片的q1引脚与74ls74芯片的cp2引脚相连接；74ls74芯片的d2引脚与74ls74芯片的引脚相连接；74ls74芯片的q2引脚与tlc5510芯片的clk引脚相连接。
11.进一步的，还包括有钻井液流量数据存储单元；钻井液流量数据存储单元选用型号为fm24c64的芯片；其中，fm24c64芯片的vdd引脚接 5v直流电源，fm24c64芯片的vss引脚接地；fm24c64芯片的scl引脚与tc89c51芯片的引脚相连接；fm24c64芯片的sda引脚与tc89c51芯片 的引脚相连接。
12.进一步的，还包括有供电电源；所述供电电源选用型号为lh15
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02的acdc电源模块。
13.进一步的，还包括有复位电路以及显示单元模块；其中，复位电路用于为微处理器模块提供复位初始化，显示单元模块用于显示微处理器模块输出的数据。
14.本发明提供了一种钻井液流量传感测量设备，该钻井液流量传感测量设备包括有微处理器模块、数据采集模块、通讯模块、钻井液流量驱动触发单元、钻井液流量数据存储单元、供电电源、复位电路以及显示单元模块；具有上述结构特征的钻井液流量传感测量设备，其结构紧凑可靠、适应性好，可实现对钻井液流量数据的实时采集、传感、显示等一系列控制，从而钻井作业生产自动化提供帮助。
附图说明
15.该附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在下述附图中：
16.图1为本发明提供的钻井液流量传感测量设备的结构示意图；
17.图2为本发明提供的钻井液流量传感测量设备中微处理器模块的电气示意图；
18.图3为本发明提供的钻井液流量传感测量设备中数据采集模块的电气示意图；
19.图4为本发明提供的钻井液流量传感测量设备中通讯模块的电气示意图；
20.图5为本发明提供的钻井液流量传感测量设备中钻井液流量驱动触发单元的电气示意图；
21.图6为本发明提供的钻井液流量传感测量设备中钻井液流量数据存储单元的电气示意图。
具体实施方式
22.本发明提供了一种钻井液流量传感测量设备，该钻井液流量传感测量设备操作简单，具有钻井液流量数据采集精确度高、钻井液流量数据测量结果便于远传等特点。
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.本发明提供了一种钻井液流量传感测量设备，如图1所示，该钻井液流量传感测量设备包括有：微处理器模块、数据采集模块、通讯模块。
26.其中，微处理器模块选用型号为stc89c51的芯片。具体的，如图2所示，图2为微处理器模块stc89c51的电气结构示意图。值得注意的是，stc89c51芯片属于一种低功耗的cmos8位控制器，其具有4k可编程flash存储器；此外，该款stc89c51芯片还具有诸如时钟振荡器、多个i/o端口、看门狗定时器等功能单元。
27.stc89c51芯片的vcc引脚接 5v直流电源，stc89c51芯片的vss引脚接地；stc89c51芯片的xtal1引脚与stc89c51芯片的xtal2引脚之间还设置有振荡电容。
28.数据采集模块则选用型号为tlc5510的芯片。具体的，如图3所示，图3为数据采集模块tlc5510的电气结构示意图。值得注意的是，该款数据采集模块tlc5510芯片属于一种采用cmos工艺制备的8位高阻抗并行a/d芯片，其具有130mw的低功耗以及最小20m的采样率，用于实现微处理器模块与钻井液流量传感器（该钻井液流量传感器可为电磁流量传感器/超声波流量传感器中的任意一种）之间数据互联。
29.tlc5510芯片的vdda/vddd引脚接 5v直流电源，tlc2543芯片的agnd/dgnd引脚接地；tlc5510芯片的analog in引脚与钻井液流量传感器输出端相连接；tlc5510芯片的d1
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d8引脚与tc89c51芯片的p1.0
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p1.7引脚一一对应相连接；tlc5510芯片的引脚与tc89c51芯片的int1引脚相连接；
30.通讯模块则选用型号为max485的芯片。具体的，如图4所示，图4为通讯模块max485的电气结构示意图。值得注意的是，该通讯模块max485属于半双工通信芯片，用于实现微处理器模块与远程数据中心之间（基于rs485通信电缆）数据互联。
31.max485芯片的vcc引脚接 5v直流电源，max485芯片的gnd引脚接地；max485芯片的ro引脚与tc89c51芯片的txd引脚相连接，max485芯片的di引脚与tc89c51芯片的rxd引脚相连接。
32.作为本发明的一种较为优选的实施方式，该种钻井液流量传感测量设备中还包括有钻井液流量驱动触发单元，钻井液流量驱动触发单元优选选用型号为74ls74的芯片。具体的，如图5所示，图5为钻井液流量驱动触发单元74ls74的电气结构示意图。值得注意的是，该钻井液流量驱动触发单元74ls74中包括有两个独立的正边沿触发复位的d触发器，可根据电磁流量传感器/超声波流量传感器的开/关以及对应钻井液传输管线（钻井液传输管线所处泥浆泵）的开/关，共同实现对数据采集模块的触发控制（即是否开启钻井液流量的采集）。
33.74ls74芯片的vcc引脚接 5v直流电源，74ls74芯片的gnd引脚接地；74ls74芯片的d1引脚与74ls74芯片的引脚相连接；74ls74芯片的cp1引脚与tc89c51芯片的ale引脚相连接；74ls74芯片的q1引脚与74ls74芯片的cp2引脚相连接；74ls74芯片的d2引脚与74ls74
芯片的引脚相连接；74ls74芯片的q2引脚与tlc5510芯片的clk引脚相连接。
34.作为本发明的一种较为优选的实施方式，该种钻井液流量传感测量设备中还包括有钻井液流量数据存储单元，钻井液流量数据存储单元选用型号为fm24c64的芯片。如图6所示，图6为钻井液流量数据存储单元fm24c64的电气结构示意图。值得注意的是，该款钻井液流量数据存储单元fm24c64属于一种64k的非易失性铁电随机存储器，其工作电压为5v，具有100亿次的理论读写寿命，可起到暂存微处理器模块钻井液流量数据的目的。
35.以及，作为本发明的一种较为优选的实施方式，该种钻井液流量传感测量设备中还包括有供电电源。该供电电源优选采用型号为lh15
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02的acdc电源模块，lh15
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02属于一种小体积开关模块电源，具有输入电压范围广、交直流两用、低功耗、安全隔离等特点，其额定输入电压为ac85～265v，转换后可输出5v/2a的标准电压，从而供本钻井液流量传感测量设备中其各电器单元正常工作运行使用，在此不做赘述。
36.下面结合附图，对具有上述结构特征的钻井液流量传感测量设备其工作过程进行如下描述。首先，由电源模块为钻井液流量传感测量设备整体供电；通电后，微处理器模块初始化完成并等待钻井液流量驱动触发单元的触发；当钻井液流量驱动触发单元控制触发后，数据采集模块开始采集经钻井液流量传感器传输的钻井液流量数据，并转输至微处理器模块进行处理，相关钻井液流量数据以数据包的形式存储在钻井液流量数据存储单元中；而后当数据包达到指定数量后，微处理器模块通过通讯模块将相应钻井液流量数据（数据包）送入rs485通讯总线并最终传输至远程数据中心，完成整个钻井液流量传感测量传输等一系列工作过程。
37.最后需要补充说明的是，本发明提供的钻井液流量传感测量设备中还可优选配置有复位电路以及显示单元模块；其中，复位电路用于为微处理器模块提供复位初始化，显示单元模块用于显示微处理器模块输出的数据。
38.本发明提供了一种钻井液流量传感测量设备，该钻井液流量传感测量设备包括有微处理器模块、数据采集模块、通讯模块、钻井液流量驱动触发单元、钻井液流量数据存储单元、供电电源、复位电路以及显示单元模块；具有上述结构特征的钻井液流量传感测量设备，其结构紧凑可靠、适应性好，可实现对钻井液流量数据的实时采集、传感、显示等一系列控制，从而钻井作业生产自动化提供帮助。
39.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。