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摘要：钻杆输送方式取心仪器，通过利用遥测编码的功能，串接一只或多只取心枪和选发器，取心遥测系统是钻杆输送模块化取心器仪器串所必须的数据传输系统，由它完成各种井下仪器与地面系统之间的通讯及数据传输。实现一次下井可以同时取心几百颗岩心，减轻劳动强度，提高测井时效。
关键词：取心仪器；遥测系统；数据采集；信号传输
引言：
取心遥测系统将地面系统发送来的命令转发给仪器串中的目标仪器，同时将目标仪器传送来的数据转发到地面系统；采集一些电子线路内部及仪器外部的几个传感器上的参数。仪器电子线路部分主要有数字电路、模拟电路、伽马总成、通讯驱动等组成。
1遥测系统设计
遥测系统总框图及简介
1.1 通讯驱动
由地面发送的命令，进入通讯驱动电路，经放大、整形后，一路直接送至命令总线，供井下仪器串使用；另一路则由串行口送至通讯及数据采集控制电路，在该电路对命令进行解码，并给CPU发送有效中断，使CPU通过并行口将命令读走，执行相关命令。另外，来自本仪器的M2数据及来自仪器串的M2数据经通讯驱动电路整形、驱动后上传至地面，从而完成数据的转发。
1.2通讯及数据采集和控制
该电路主要完成通讯部分及数据采集和控制部分两大部分的功能。通讯部分是将来自驱动电路的命令（UDI）进行解码，并执行相关动作，从而完成命令的接收；同时在该板的CPU会通过并行口将A/D转换后的数据在移位时钟的驱动下串行进入编译码器，编码后由BZO/输出到通讯驱动电路，从而完成数据的发送。
数据采集和控制部分是将来自模拟信号和电极处理电路的信号在SOC的控制下进行采集。包括多路开关选择放大倍数选择、采样保持及A/D转换。转换后的信号，由CPU通过并行口送至通讯部分进行编码及发送。
2 遥测系统电路描述
2.1通讯驱动电路
该电路的主要功能是：完成来自地面的通信信号的放大、整形及转发；M2数据的发送和转发如图所示。此电路采用高集成度的厚膜电路进行的设计。命令通道：这个通道接收来自地面系统发送下来数据并且把这个命令再发送到数据总线上。这些数据字可以是命令也可以是数据，这取决于这些命令字中的曼彻斯特同步位。M2数据通道这部分电路对接收到的M2数据进行处理和滤波，以M2的方式发送到M2通讯变压器上，进行M2数据发送。
2.2通讯及数据采集和控制电路
该电路主要分两部分：通讯电路部分、数据采集和控制电路部分。在实际应用中这两部分电路被集成在一个印制板上并，采用高集成度的厚膜电路进行的设计，见附图。为叙述方便，现分为两部分介绍厚膜内部电路的原理进行分析：
a 通訊电路部分
由原理框图不难看出，通讯电路主要完成两个任务：命令的接收和数据的发送。对这厚膜电路内部做一下简要说明：
来自通讯驱动电路的串行信号UDI（本仪器的命令数据）首先进入IC4（HD15530编码译码器）的8脚，经IC4译码后由4脚串行输出（SDO）到移位寄存器IC6和IC9中，经IC6和IC9并行输出至数据锁存器IC7和IC10中，同时产生接收有效中断信号/VALID给数据采集和控制电路，对CPU进行中断，使CPU通过并行口将所接受的命令数据读走，从而完成命令的接收任务。
来自数据采集和控制电路的数据，经CPU通过并行口写到移位寄存器IC8和IC11中，并在写入第二个字节后启动数据发送。数据在移位时钟IC4的TD的驱动下，从IC8和IC11的9脚（Q7）串行输入到IC4的18脚（SDI），经编码后由IC4的15脚（/BZO）输出至通讯驱动电路，从而完成数据的发送任务。
b 数据采集和控制电路部分
这一部分电路主要分两个单元，即控制部分和数据采集部分。结合原理框图和电路图对厚膜内部电路作简要介绍。控制部分：这部分是以SOC为微控制器的控制电路，它完成下列三个功能：
控制通讯电路的编码译码器接受串行数据、接收中断和执行所接受命令，控制编码译码器发送串行数据；
控制数据采集过程的顺序和读取A/D转换数据；
控制仪器上所有的继电器、模拟开关的动作和相关的驱动电路。
c 数据采集接口（并行口）
到目前为止，这个接口是最大的输入/输出应用接口，已经达到15个。它们被分成4个功能控制和数据总线，以便于数据采集处理。
数据采集部分：
这一部分电路主要对来自仪器内部和外部的模拟信号进行比较、增益选择、采样保持及A/D转换，在SOC的控制下完成发送。具体介绍如下：
为满足宽动态范围、双极性工作和测量精度的要求，设计的数据转换电路已能够满足这些规格要求。在电路中，提供了一个参考数据，这个参考电压数据是为对已转换数据的应用而另外附加的信息，基本转换器 产业标准的574 A/D转换芯片，工作在单极性模式，0-10V输入范围，精度为12位。
4 现场应用情况
2018年4月，在胜利胜坨地区3-7-斜更133上井试验，其井深2380m，温度100度左右，本仪器串测得GR、R0.5、SP和其它曲线具有相关性。装枪发射40弹，发射40颗，发射率达到100%。仪器达到了仪预期的效果。
取心选发器采用程控的方法实现选发器的“选”和“发”，操作灵活，地面操作员利用键盘命令或鼠标就可完成跟踪、选发、点火等工作，大大降低了劳动强度。其机械部分采用了抗震加固设计，结构简单，提高抗冲击能力，降低了故障率。
每只取心枪均带有独立的选发控制电路，设置可地址，设有两级安全开关，由数字命令进行选通和点火控制，安全性高。外部连线少，点火压降小，可靠性高。
5结束语
取心器遥测系统的设计使取心枪可多只串接使用，大大提高了一次下井取心数量。可以根据实际需要一次下井取心几百颗，能适用于各种电缆及钻杆输送，尤其适用于5000米以上的超深井和高温井，普及后会提高井壁取心的工作效率，降低劳动强度。自主研制，不仅节省大量成本，而且提高取心时效。同时依靠高新技术为争取更多的市场份额提供技术保障，提高中标率，创造新的经济增长点。
基金项目：页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室开放基金资助。
（作者单位：中国石化石油工程技术研究院）
关键词：取心仪器；遥测系统；数据采集；信号传输
引言：
取心遥测系统将地面系统发送来的命令转发给仪器串中的目标仪器，同时将目标仪器传送来的数据转发到地面系统；采集一些电子线路内部及仪器外部的几个传感器上的参数。仪器电子线路部分主要有数字电路、模拟电路、伽马总成、通讯驱动等组成。
1遥测系统设计
遥测系统总框图及简介
1.1 通讯驱动
由地面发送的命令，进入通讯驱动电路，经放大、整形后，一路直接送至命令总线，供井下仪器串使用；另一路则由串行口送至通讯及数据采集控制电路，在该电路对命令进行解码，并给CPU发送有效中断，使CPU通过并行口将命令读走，执行相关命令。另外，来自本仪器的M2数据及来自仪器串的M2数据经通讯驱动电路整形、驱动后上传至地面，从而完成数据的转发。
1.2通讯及数据采集和控制
该电路主要完成通讯部分及数据采集和控制部分两大部分的功能。通讯部分是将来自驱动电路的命令（UDI）进行解码，并执行相关动作，从而完成命令的接收；同时在该板的CPU会通过并行口将A/D转换后的数据在移位时钟的驱动下串行进入编译码器，编码后由BZO/输出到通讯驱动电路，从而完成数据的发送。
数据采集和控制部分是将来自模拟信号和电极处理电路的信号在SOC的控制下进行采集。包括多路开关选择放大倍数选择、采样保持及A/D转换。转换后的信号，由CPU通过并行口送至通讯部分进行编码及发送。
2 遥测系统电路描述
2.1通讯驱动电路
该电路的主要功能是：完成来自地面的通信信号的放大、整形及转发；M2数据的发送和转发如图所示。此电路采用高集成度的厚膜电路进行的设计。命令通道：这个通道接收来自地面系统发送下来数据并且把这个命令再发送到数据总线上。这些数据字可以是命令也可以是数据，这取决于这些命令字中的曼彻斯特同步位。M2数据通道这部分电路对接收到的M2数据进行处理和滤波，以M2的方式发送到M2通讯变压器上，进行M2数据发送。
2.2通讯及数据采集和控制电路
该电路主要分两部分：通讯电路部分、数据采集和控制电路部分。在实际应用中这两部分电路被集成在一个印制板上并，采用高集成度的厚膜电路进行的设计，见附图。为叙述方便，现分为两部分介绍厚膜内部电路的原理进行分析：
a 通訊电路部分
由原理框图不难看出，通讯电路主要完成两个任务：命令的接收和数据的发送。对这厚膜电路内部做一下简要说明：
来自通讯驱动电路的串行信号UDI（本仪器的命令数据）首先进入IC4（HD15530编码译码器）的8脚，经IC4译码后由4脚串行输出（SDO）到移位寄存器IC6和IC9中，经IC6和IC9并行输出至数据锁存器IC7和IC10中，同时产生接收有效中断信号/VALID给数据采集和控制电路，对CPU进行中断，使CPU通过并行口将所接受的命令数据读走，从而完成命令的接收任务。
来自数据采集和控制电路的数据，经CPU通过并行口写到移位寄存器IC8和IC11中，并在写入第二个字节后启动数据发送。数据在移位时钟IC4的TD的驱动下，从IC8和IC11的9脚（Q7）串行输入到IC4的18脚（SDI），经编码后由IC4的15脚（/BZO）输出至通讯驱动电路，从而完成数据的发送任务。
b 数据采集和控制电路部分
这一部分电路主要分两个单元，即控制部分和数据采集部分。结合原理框图和电路图对厚膜内部电路作简要介绍。控制部分：这部分是以SOC为微控制器的控制电路，它完成下列三个功能：
控制通讯电路的编码译码器接受串行数据、接收中断和执行所接受命令，控制编码译码器发送串行数据；
控制数据采集过程的顺序和读取A/D转换数据；
控制仪器上所有的继电器、模拟开关的动作和相关的驱动电路。
c 数据采集接口（并行口）
到目前为止，这个接口是最大的输入/输出应用接口，已经达到15个。它们被分成4个功能控制和数据总线，以便于数据采集处理。
数据采集部分：
这一部分电路主要对来自仪器内部和外部的模拟信号进行比较、增益选择、采样保持及A/D转换，在SOC的控制下完成发送。具体介绍如下：
为满足宽动态范围、双极性工作和测量精度的要求，设计的数据转换电路已能够满足这些规格要求。在电路中，提供了一个参考数据，这个参考电压数据是为对已转换数据的应用而另外附加的信息，基本转换器 产业标准的574 A/D转换芯片，工作在单极性模式，0-10V输入范围，精度为12位。
4 现场应用情况
2018年4月，在胜利胜坨地区3-7-斜更133上井试验，其井深2380m，温度100度左右，本仪器串测得GR、R0.5、SP和其它曲线具有相关性。装枪发射40弹，发射40颗，发射率达到100%。仪器达到了仪预期的效果。
取心选发器采用程控的方法实现选发器的“选”和“发”，操作灵活，地面操作员利用键盘命令或鼠标就可完成跟踪、选发、点火等工作，大大降低了劳动强度。其机械部分采用了抗震加固设计，结构简单，提高抗冲击能力，降低了故障率。
每只取心枪均带有独立的选发控制电路，设置可地址，设有两级安全开关，由数字命令进行选通和点火控制，安全性高。外部连线少，点火压降小，可靠性高。
5结束语
取心器遥测系统的设计使取心枪可多只串接使用，大大提高了一次下井取心数量。可以根据实际需要一次下井取心几百颗，能适用于各种电缆及钻杆输送，尤其适用于5000米以上的超深井和高温井，普及后会提高井壁取心的工作效率，降低劳动强度。自主研制，不仅节省大量成本，而且提高取心时效。同时依靠高新技术为争取更多的市场份额提供技术保障，提高中标率，创造新的经济增长点。
基金项目：页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室开放基金资助。
（作者单位：中国石化石油工程技术研究院）