CN107528355B - 随钻电源管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种随钻电源管理方法及系统，方法包括：监测随钻测量系统所承受的环境压力；判断环境压力是否小于预设的启动压力，其中，启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力；在判断出环境压力小于启动压力时，控制随钻测量系统处于休眠状态。本发明对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长了单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。因此，依照本发明所设计的系统具有性能稳定，可靠性高的特点，可以有效节约高温锂电池的使用。

Description

随钻电源管理方法及系统

技术领域

本发明涉及石油勘探开发的钻井工程技术的随钻测量技术领域，尤其涉及一种随钻电源管理方法及系统，其具体用于井下随钻测量或测井仪器的电源管理和接收地面的指令接收。

背景技术

随着石油和天然气开发的不断进行，早期的常规油气藏已经开发接近尾声，目前已经向开发非常规油气藏、复杂油气藏发展，由浅层向深层发展。定向井的施工中在这些非常规油气藏和复杂油气藏中应用的越来越普遍。随着现代电子测量技术的不断发展，各种传感器和电路系统已经能够被安装在钻铤内，跟随钻杆下入井底。在随钻条件下，这些传感器和电路系统都需要采用高温锂电池供电。

然而，由于钻铤空间限制，每次下井的电池数量有限，从而导致所能够提供的能量非常有限。因此，需要设计出一种随钻电源管理方法及系统，对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。另外，随钻仪器一旦接到钻杆，下入井筒，将无法由人工直接控制启动，休眠等工作，因此需要一套状态检测和管理系统来优化电源管理。

发明内容

本发明的目的在于设计出一种随钻电源管理方法及系统，对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种随钻电源管理方法，其包括：

监测随钻测量系统所承受的环境压力；

判断所述环境压力是否小于预设的启动压力，其中，所述启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力；

在判断出所述环境压力小于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于休眠状态。

优选的是，上述随钻电源管理方法还包括：

在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于工作状态。

优选的是，控制所述随钻测量系统处于工作状态，包括：

确定所述随钻测量系统的目标工作状态；

在指令知识库中查找与所述目标工作状态相对应的井底压力变化数据，其中，所述指令知识库中保存有所述随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据；

根据所述井底压力变化数据，确定泥浆泵的工作参数；

根据所述工作参数来控制所述泥浆泵工作，以使所述随钻测量系统处于所述目标工作状态。

优选的是，控制所述随钻测量系统处于休眠状态，包括：

通过切断随钻电池的输出来使所述随钻测量系统处于休眠状态。

根据本发明的另一个方面，提供了一种随钻电源管理系统，其包括：

压力监测电路，设置为监测随钻测量系统所承受的环境压力；

微控制器电路，设置为判断所述环境压力是否小于预设的启动压力，其中，所述启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力；

电池休眠控制电路，设置为在所述微控制器电路判断出所述环境压力小于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于休眠状态。

优选的是，所述微控制器电路还设置为：

在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于工作状态。

优选的是，所述微控制器电路还设置为：

在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，通过485总线接口电路控制所述随钻测量系统处于工作状态。

优选的是，所述微控制器电路包括：

目标工作状态确定模块，设置为确定所述随钻测量系统的目标工作状态；

指令知识库，设置为保存所述随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据；

查找模块，设置为在所述指令知识库中查找与所述目标工作状态相对应的井底压力变化数据；

工作参数确定模块，设置为根据所述井底压力变化数据，确定泥浆泵的工作参数；

控制模块，设置为根据所述工作参数来控制所述泥浆泵工作，以使所述随钻测量系统处于所述目标工作状态。

优选的是，所述微控制器电路还设置为：

通过切断随钻电池的输出来使所述随钻测量系统处于休眠状态。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长了单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。因此，依照本发明所设计的系统具有性能稳定，可靠性高的特点，可以有效节约高温锂电池的使用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

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，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了本发明实施例随钻电源管理方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例中控制随钻测量系统处于工作状态的方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例随钻电源管理系统的一种结构示意图；

图4示出了本发明实施例中微控制器电路的结构示意图；

图5示出了本发明实施例随钻电源管理系统的另一种结构示意图；

图6a至6d示出了图5中所示的压力温度一体传感器与压力放大电路的电路示意图；

图7a至图7c示出了图5中所示的温度放大电路的电路示意图；

图8a至图8c示出了图5中所示的模数转换与基准源生成电路的电路示意图；

图9示出了图5中所示的485总线接口电路的电路示意图；

图10a和图10b示出了图5中所示的微控制器电路的电路示意图；

图11a和图11b示出了图5中所示的宽输入电源管理电路的电路示意图；

图12a至图12d示出了图5中所示的电源电压转换电路的电路示意图；

图13示出了图5中所示的电池休眠控制电路的电路示意图；以及

图14示出了图5中所示的微控制器复位与下载电路的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明的目的在于设计出一种随钻电源管理方法及系统，对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。

图1示出了本发明实施例随钻电源管理方法的流程示意图。如图1所示，本发明实施例随钻电源管理方法主要包括步骤101至步骤104。

在步骤101中，监测随钻测量系统所承受的环境压力。

在步骤102中，判断环境压力是否小于预设的启动压力，其中，启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力。

在步骤103中，在判断出环境压力小于启动压力时，控制随钻测量系统处于休眠状态。

在步骤104中，在判断出环境压力大于或者等于启动压力时，控制随钻测量系统处于工作状态。

具体地，为了实现对随钻测量系统的电源进行优化管理，首先需要一套随钻测量系统所处状态的识别系统。随钻测量系统最为有效的状态识别就是压力，利用压力测量和监控，可以识别随钻测量系统所处于井筒的大概位置，可以进一步确定是否启动整个随钻测量系统。

具体实施过程如下：

首先，需要通过地面(离线)设置启动随钻测量系统的启动压力值，只有当随钻测量系统所处的井筒环境压力大于或者等于预设的启动压力时，才控制随钻测量系统启动。

在随钻测量系统下钻过程中，监测其环境压力始终小于启动压力，于是控制随钻测量系统一直处于休眠状态。处于休眠状态的随钻测量系统不工作，不耗费随钻电源所存储的电力。

在随钻测量系统邻近或者到达井底时，监测到随钻测量系统所处的井筒环境压力超过启动压力值，则此时打开随钻测量系统的供电通道，控制随钻测量系统处于工作状态，随钻测量系统开始进行相关的测量和传输。

当起钻开始后，泥浆泵停止，当监控到随钻测量系统所处的井筒环境压力一旦小于启动压力时，通过关断随钻电源(电池)的供电来使随钻测量系统处于休眠状态。

应用本实施例所述的随钻电源管理方法，对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长了单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量系统的使用成本。因此，依照本实施例的随钻电源管理方法所设计的系统具有性能稳定，可靠性高的特点，可以有效节约高温锂电池的使用。例如，在5000米以上的深井钻井时，每次下钻和起钻的时间可能需要24小时以上，如果这个时间可以让除了用于检测压力的模块以外的电路系统处于休眠状态，则可延长电池10％以上的使用时间。

在本发明一优选的实施例中，对控制随钻测量系统处于工作状态的方法进行了优化。

图2示出了本发明实施例中控制随钻测量系统处于工作状态的方法的流程示意图。如图2所示，本实施例控制随钻测量系统处于工作状态的方法主要包括步骤201至步骤204。

在步骤201中，确定随钻测量系统的目标工作状态。

在步骤202中，在指令知识库中查找与目标工作状态相对应的井底压力变化数据。其中，指令知识库中保存有随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据。

在步骤203中，根据井底压力变化数据，确定泥浆泵的工作参数。

在步骤204中，根据工作参数来控制泥浆泵工作，以使随钻测量系统处于目标工作状态。

本实施例提供了一种控制随钻测量系统工作的新方法。即，本实施例提供了一种从地面向井下随钻测量系统发送控制指令的方法。

具体地，从地面事先离线构建指令知识库，指令知识库中保存有随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据。指令知识库优选地事先固化在随钻测量系统的压力检测的微控制器电路当中。这里，指令指的是期望随钻测量系统处于哪种工作状态。在控制之初，首先根据系统需要确定好随钻测量系统的目标工作状态。然后在指令知识库中查找与该目标工作状态一一对应的井底压力变化数据。根据井底压力变化数据来确定井底泥浆泵的工作参数。在具体实施过程中，也可以离线构建保存有井底压力变化数据与泥浆泵工作参数的对应关系的知识库，通过查找该知识库得到与井底压力变化数据相应的工作参数。然后按照该工作参数来控制泥浆泵的工作，从而使井下压力的变化符合步骤202确定的井下压力变化数据。

在本实施例中，通过控制井下泥浆泵产生期望的井下压力变化数据的方式，来控制随钻测量系统工作在目标工作状态。例如，在出现意外情况、不需要随钻测量系统工作、又不需要起钻时，地面工程师可以调节数次泥浆泵来形成休眠状态所对应的压力变化波，从而将休眠指令传递到井底随钻测量系统。可以看出，本实施例通过控制泥浆泵来形成不同的井下压力变化数据，然后利用井下压力的变化来使随钻测量系统处于所需的不同的工作状态。

本实施例无需配置从地面到井下的用于专门控制随钻测量系统的通讯线，利用控制当前设备泥浆泵产生的井下压力变化即可控制随钻测量系统处于不同的工作状态。通过此种方式节约的高温锂电池的能量也是非常可观的。另外，在随钻测量系统工作过程当中，地面根据实际工况通过此种方式向井下发送指令，让井下系统(随钻测量系统)处于低功耗的节能状态，进一步延长了电池使用时间。通过本实施例还可以令井下设备接收地面发送的其他控制指令，例如调节脉冲器工作频率等，以优化井下随钻仪器的工作状态。

相应地，本发明实施例还提供了一种随钻电源管理系统。

图3示出了本发明实施例随钻电源管理系统的一种结构示意图。如图3所示，本实施例随钻电源管理系统主要包括压力监测电路301、微控制器电路302和电池休眠控制电路303。

具体地，压力监测电路301，设置为监测随钻测量系统304所承受的环境压力。

微控制器电路302，设置为判断环境压力是否小于预设的启动压力，其中，启动压力为随钻测量系统304位于井底时所承受的环境压力。

电池休眠控制电路303，设置为在微控制器电路302判断出环境压力小于启动压力时，控制随钻测量系统304处于休眠状态。优选地，微控制器电路302还设置为：通过切断随钻电池的输出来使随钻测量系统304处于休眠状态。

在本发明一优选的实施例中，微控制器电路302还设置为：在判断出环境压力大于或者等于启动压力时，控制随钻测量系统304处于工作状态。优选地，微控制器电路302还设置为：在判断出环境压力大于或者等于启动压力时，通过485总线接口电路控制随钻测量系统304处于工作状态。

应用本实施例所述的随钻电源管理系统，对整个随钻测量或测井系统的电源进行优化管理，延长了单次下井随钻测量或测井系统的工作时间，同时节约高温锂电池的使用量，降低随钻测量或测井系统的使用成本。因此，具有本实施例的随钻电源管理系统的设备具有性能稳定，可靠性高的特点，可以有效节约高温锂电池的使用。

图4示出了本发明实施例中微控制器电路的结构示意图。如图4所示，本发明实施例中微控制器电路302主要包括目标工作状态确定模块401、指令知识库402、查找模块403、工作参数确定模块404和控制模块405。

具体地，目标工作状态确定模块401，设置为确定随钻测量系统304的目标工作状态。

指令知识库402，设置为保存随钻测量系统304的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据。

查找模块403，设置为在指令知识库402中查找与目标工作状态相对应的井底压力变化数据。

工作参数确定模块404，设置为根据井底压力变化数据，确定泥浆泵406的工作参数。控制模块405，设置为根据工作参数来控制泥浆泵406工作，以使随钻测量系统304处于目标工作状态。

本实施例无需配置从地面到井下的用于专门控制随钻测量系统304的通讯线，利用控制当前设备泥浆泵406产生的井下压力变化即可控制随钻测量系统304处于不同的工作状态。通过此种方式节约的高温锂电池的能量也是非常可观的。另外，在随钻测量系统304工作过程当中，地面根据实际工况通过此种方式向井下发送指令，让井下系统(随钻测量系统304)处于低功耗的节能状态，进一步延长了电池使用时间。通过本实施例还可以令井下设备接收地面发送的其他控制指令，例如调节脉冲器工作频率等，以优化井下随钻仪器的工作状态。

值得注意的是，上述各模块中的操作的具体细化，可参见上面结合图1和图2对本发明方法的说明，在此不再详细赘述。

为了实现随钻测量系统所处状态识别的压力检测和电源管理，本发明实施例提供了一套完整的随钻电源管理系统。参照图5，完整的随钻电源管理系统主要包括：压力温度一体传感器与压力放大电路20、温度放大电路30、模数转换与基准源生成电路40、485总线接口电路50、微控制器电路60、宽输入电源管理电路70、电源电压转换电路80、电池休眠控制电路80和微控制器复位与下载电路100。

具体地，压力温度一体传感器是一种将压力传感器和温度传感器集成在一起的传感器探头里面的装置。这个装置在外加电压源的基础上，可以根据该传感器探头处的压力变化输出一路微弱的电压信号，根据该传感器探头处的温度变化输出另一路微弱的电压信号。对应压力输出一路微弱的电压信号经过压力放大电路放大输出。对应温度变化输出另一路微弱的电压信号经过温度放大电路30放大输出。压力放大电路的输出接到模数转换与基准源生成电路40的输入，经过模数转换输出数字信号输出。模数转换输出数字信号输出连接到微控制器电路60的数字接口，模数转换完成数据被微控制器电路60进行计算和存储。

当微控制器电路60计算出的压力值低于预设的启动压力时，微控制器电路60向电池休眠控制电路90输出低电平，电池休眠控制电路90输出并控制随钻测量系统处于休眠状态。当计算出的压力值高于启动压力时，电池休眠控制电路90输出并控制随钻测量系统处于工作状态。微控制器电路60还对采样压力进行存储和计算，根据压力的变化，译码出其代表的指令，并将指令输出到连接的485总线接口电路50。485总线接口电路50将这些指令对外输出到其他应用系统当中。其中，宽输入电源管理电路70是将外部提供的较高电压电源转换成稳定的6V左右的电源电压输出。该输出连接到电源电压转换电路80，由电源电压转换电路80转换成5V和3.3V输出为其他电路提供工作电源。微控制器复位与下载电路100连接到微控制器电路60，完成微控制器电路60的下载固件程序和复位操作。

图6a至6d示出了图5中所示的压力温度一体传感器与压力放大电路20的电路示意图。参照图6a至6d，压力温度一体传感器与压力放大电路20包括第一电阻R15、第二电阻R16、第一电容C25、第二电容C26、第三电容C27、第四电容C28、第五电容C29、第六电容C30、第一6脚插件P_SENSOR1、第二6脚插件P_SENSOR2、第一仪用放大器U7和第二仪用放大器U8。其中，第一电阻R15一端与第一仪用放大器U7第1脚连接，第一电阻R15另一端与第一仪用放大器U7第8脚连接，第二电阻R16一端与第二仪用放大器U8第1脚连接，第二电阻R16另一端与第二仪用放大器U8第8脚连接，第一电容C25一端与第一模数转换器U6第4脚连接，第一电容C25另一端接地，第二电容C26一端与第一模数转换器U6第6脚连接，第二电容C26另一端接地，第三电容C27一端与第一仪用放大器U7第2脚连接，第三电容C27另一端接地，第四电容C28一端与第一仪用放大器U7第3脚连接，第四电容C28另一端接地，第五电容C29一端与第二仪用放大器U8第2脚连接，第五电容C29另一端接地，第六电容C30一端与第二仪用放大器U8第3脚连接，第六电容C30另一端接地，第一6脚插件P_SENSOR1第2脚与第一仪用放大器U7第3脚连接，第一6脚插件P_SENSOR1第3脚与第一仪用放大器U7第2脚连接，第一6脚插件P_SENSOR1第4脚，第6脚接地，第二6脚插件P_SENSOR2第2脚与第二仪用放大器U8第3脚连接，第二6脚插件P_SENSOR2第3脚与第二仪用放大器U8第2脚连接，第二6脚插件P_SENSOR2第4脚，第6脚接地，第一仪用放大器U7第4脚，第5脚接地，第一仪用放大器U7第7脚接5V电源，第二仪用放大器U8第4脚，第5脚接地，第二仪用放大器U8第7脚接5V电源，第一电阻R15采用130Ω电阻，第二电阻R16采用130Ω电阻，第一电容C25采用0.1uF电容，第二电容C26采用0.1uF电容，第三电容C27采用0.1uF电容，第四电容C28采用0.1uF电容，第五电容C29采用0.1uF电容，第六电容C30采用0.1uF电容，第一6脚插件P_SENSOR1采用6脚插针，第二6脚插件P_SENSOR2采用6脚插针，第一仪用放大器U7采用AD623仪表放大芯片，第二仪用放大器U8采用AD623仪表放大芯片。压力温度一体传感器与压力放大电路20的作用是将温度压力一体传感器的信号接收并且将压力信号放大，其中第一电阻R15的作用是控制第一仪用放大器U7的放大倍数，第二电阻R16的作用是控制第二仪用放大器U8的放大倍数，第一电容C25、第二电容C26、第三电容C27、第四电容C28、第五电容C29和第六电容C30的作用均是对信号进行滤波，第一6脚插件P_SENSOR1和第二6脚插件P_SENSOR2均为压力温度一体传感器，第一仪用放大器U7和第二仪用放大器U8的作用均是放大信号。

图7a至图7c示出了图5中所示的温度放大电路30的电路示意图。参照图7a至图7c，温度放大电路30包括：第一电阻R17、第二电阻R18、第三电阻R19、第四电阻R20、第五电阻R21、第六电阻R22、第七电阻R23、第八电阻R24、第一电容C31、第二电容C32、第三电容C33、第四电容C34、第五电容C35、第六电容C36、第七电容C39、第八电容C40、第一仪用放大器U10和第二仪用放大器U11。其中，第一电阻R17一端与第一6脚插件P_SENSOR1第5脚连接，第一电阻R17另一端与第二电阻R18一端连接，第二电阻R18另一端与第一仪用放大器U10第2脚连接，第三电阻R19一端与第一仪用放大器U10第2脚连接，第三电阻R19另一端接地，第四电阻R20一端与第一仪用放大器U10第1脚连接，第四电阻R20另一端与第一仪用放大器U10第8脚连接，第五电阻R21一端与第二仪用放大器U11第1脚连接，第五电阻R21另一端与第二仪用放大器U11第8脚连接，第六电阻R22一端与第二6脚插件P_SENSOR2第5脚连接，第六电阻R22另一端与第七电阻R23一端连接，第七电阻R23另一端与第二仪用放大器U11第2脚连接，第八电阻R24一端与第二仪用放大器U11第2脚连接，第八电阻R24另一端接地，第一电容C31一端与第一仪用放大器U10第6脚连接，第一电容C31另一端接地，第二电容C32一端与第二仪用放大器U11第6脚连接，第二电容C32另一端接地，第三电容C33一端与第二仪用放大器U11第2脚连接，第三电容C33另一端接地，第四电容C34一端与第二6脚插件P_SENSOR2第5脚连接，第四电容C34另一端接地，第五电容C35一端与第一仪用放大器U10第2脚连接，第五电容C35另一端接地，第六电容C36一端与第一6脚插件P_SENSOR1第5脚连接，第六电容C36另一端接地，第七电容C39一端接5V电源，第七电容C39另一端接地，第八电容C40一端接5V电源，第八电容C40另一端接地，第一仪用放大器U10第4脚接地，第5脚接地，第7脚接5V电源，第二仪用放大器U11第4脚接地，第5脚接地，第7脚接5V电源，第一电阻R17采用1K电阻，第二电阻R18采用1K电阻，第三电阻R19采用1K电阻，第四电阻R20采用20K电阻，第五电阻R21采用20K电阻，第六电阻R22采用1K电阻，第七电阻R23采用1K电阻，第八电阻R24采用1K电阻，第一电容C31采用0.1uF电容，第二电容C32采用0.1uF电容，第三电容C33采用0.1uF电容，第四电容C34采用0.1uF电容，第五电容C35采用0.1uF电容，第六电容C36采用0.1uF电容，第七电容C39采用0.1uF电容，第八电容C40采用0.1uF电容，第一仪用放大器U10采用AD623仪用放大芯片，第二仪用放大器U11采用AD623仪用放大芯片。温度放大电路30的作用是放大传感器的温度信号，其中第一电阻R17、第二电阻R18、第三电阻R19、第六电阻R22、第七电阻R23和第八电阻R24的作用均是限制电流，第四电阻R20和第五电阻R21的作用均是控制放大倍数，第一电容C31至第八电容C40的作用均是对信号进行滤波，第一仪用放大器U10和第二仪用放大器U11的作用均是对信号进行放大。

图8a至图8c示出了图5中所示的模数转换与基准源生成电路40的电路示意图。如图8a至图8c所示，模数转换与基准源生成电路40包括：第一电阻R10、第二电阻R11、第三电阻R12、第四电阻R13、第五电阻R14、第一电容C21、第二电容C22、第三电容C23、第四电容C24、第五电容C37、第六电容C38、第一模数转换器U6和第一基准信号生成器U9。其中，第一电阻R10一端与第一模数转换器U6第2脚连接，第一电阻R10另一端接地，第二电阻R11一端与第一模数转换器U6第10脚连接，第二电阻R11另一端与第五电阻R14一端连接，第三电阻R12一端与第一模数转换器U6第9脚连接，第三电阻R12另一端与第四电阻R13一端连接，第四电阻R13另一端接地，第五电阻R14另一端接地，第一电容C21一端接5V电源，第一电容C21另一端接地，第二电容C22一端接5V电源，第二电容C22一端接地，第三电容C23一端接5V电源，第三电容C23另一端接地，第四电容C24一端接5V电源，第四电容C24另一端接地，第五电容C37一端与第一基准信号生成器U9第2脚连接，第五电容C37另一端接地，第六电容C38一端与第一基准信号生成器U9第2脚连接，第六电容C38另一端接地，第一模数转换器U6第1脚，第3脚接地，第一模数转换器U6第8脚接5V电源，第一基准信号生成器U9第1脚与5V电源连接，第3脚接地，第一电阻R10采用10K电阻，第二电阻R11采用10K电阻，第三电阻R12采用10K电阻，第四电阻R13采用10K电阻，第五电阻R14采用10K电阻，第一电容C21采用0.1uF电容，第二电容C22采用0.1uF电容，第三电容C23采用0.1uF电容，第四电容C24采用0.1uF电容，第五电容C37采用0.1uF电容，第六电容C38采用10uF电容，第一模数转换器U6采用ADS1115模数转换芯片，第一基准信号生成器U9采用REF3140基准电压生成芯片。模数转换与基准源生成电路40的的作用是将模拟信号转换为数字信号同时生成基准源，其中第一电阻R10至第五电阻R14的作用均是限制电流，第一电容C21至第六电容C38的作用均是对信号进行滤波，第一模数转换器U6的作用是将模拟信号转换为数字信号，第一基准信号生成器U9的作用是生成基准源。

图9示出了图5中所示的485总线接口电路50的电路示意图。如图9所示，485总线接口电路50包括第一电平转换芯片U2。其中，第一电平转换芯片U2第1脚与第一微控制芯片第35脚连接，第一电平转换芯片U2第2脚与第一微控制芯片第36脚连接，第一电平转换芯片U2第3脚与第一微控制芯片第37脚连接，第一电平转换芯片U2第4脚与第一微控制芯片第34脚连接，第一电平转换芯片U2第6脚与第一12脚插件第1脚连接，第一电平转换芯片U2第7脚与与第一12脚插件第4脚连接，第一电平转换芯片U2第8脚与与第一6V转换3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第一电平转换芯片U2第5脚接地，第一电平转换芯片U2采用MAX485芯片。485总线接口电路50的作用是将UART信号转换为RS485信号，其中MAX485芯片的作用是电平转换。

图10a和图10b示出了图5中所示的微控制器电路60的电路示意图。如图10a和图10b所示，微控制器电路60包括：第一电阻R8、第二电阻R9、第一电容C15、第二电容C16、第三电容C17、第四电容C18、第五电容C19、第六电容C20、第一晶振Y1、第二晶振Y2、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2和第一处理器芯片U5。其中，第一电阻R8一端与第一处理器芯片U5第31脚连接，第一电阻R8另一端与第二指示灯LED2连接，第二电阻R9一端与第一处理器芯片U5第32脚连接，第二电阻R9另一端与第一指示灯LED1连接，第一电容C15一端与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第一电容C15另一端接地，第二电容C16一端与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第二电容C16另一端接地，第三电容C17一端与第一处理器芯片U5第9脚连接，第三电容C17另一端接地，第四电容C18一端与第一处理器芯片U5第8脚连接，第四电容C18另一端接地，第五电容C19一端与第一处理器芯片U5第53脚连接，第五电容C19另一端接地，第六电容C20一端与第一处理器芯片U5第52脚连接，第六电容C20另一端接地，第一晶振Y1一端与第一处理器芯片U5第9脚连接，第一晶振Y1另一端与第一处理器芯片U5第8脚连接，第二晶振Y2一端与第一处理器芯片U5第53脚连接，第二晶振Y2另一端与第一处理器芯片U5第8脚连接，第一指示灯LED1另一端接地，第二指示灯LED2另一端接地，第一处理器芯片U5第1脚与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第13脚与第二三极管Q2的第2脚连接，第62脚接地，第63脚接地，第64脚与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第一电阻R8采用10K电阻，第二电阻R9采用10K电阻，第一电容C15采用0.1uF电容，第二电容C16采用0.1uF电容，第三电容C17采用9pF电容，第四电容C18采用9pF电容，第五电容C19采用10pF电容，第六电容C20采用10pF电容，第一晶振Y1采用32.768kHz晶振，第二晶振Y2采用8MHz晶振，第一指示灯LED1采用LED灯，第二指示灯LED2采用LED灯，第一处理器芯片U5采用MSP430F2619微处理芯片。微控制器电路60的作用是控制电路的工作，其中第一电阻R8和第二电阻R9的作用均是限制电流，第一电容C15至第六电容C20的作用均是对信号进行滤波，第一晶振Y1的作用是提供32.768kHz的谐振信号，第二晶振Y2的作用是提供8MHz的谐振信号，第一指示灯LED1和第二指示灯LED2的作用均是用来显示微控制芯片的工作状况，第一处理器芯片U5的作用是控制电路工作。

图11a和图11b示出了图5中所示的宽输入电源管理电路70的电路示意图。如图11a和图11b所示，宽输入电源管理电路70包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管D1、第一24V转6V电源转换芯片U1和第一12脚插件JP1。其中，第一电阻R1一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第2脚连接，第一电阻R1另一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第3脚连接，第二电阻R2一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第3脚连接，第二电阻R2另一端接地，第三电阻R3一端与第五电容C5一端相连接，第三电阻R3另一端接地，第四电阻R4一端与第五电阻一端连接，第四电阻R4另一端与第二电感L2一端连接，第五电阻R5一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第5脚连接，第五电阻R5另一端接地，第一电容C1一端与第一12脚插件JP1第3脚连接，第一电容C1另一端接地，第二电容C2一端与第一12脚插件JP1第3脚连接，第二电容C2另一端接地，第三电容C3一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第4脚连接，第三电容C3另一端接地，第四电容C4一端与第一电源转换芯片U1第1脚连接，第四电容C4另一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第8脚连接，第五电容C5一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第6脚连接，第五电容C5另一端与第三电阻R3一端连接，第六电容C6一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第6脚连接，第六电容C6另一端接地，第七电容C7一端与第一电感L1一端连接，第七电容C7另一端接地，第八电容C8一端与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第1脚连接，第八电容C8另一端接地，第九电容C9一端与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第1脚连接，第九电容C9另一端接地，第一电感L1另一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第8脚连接，第二电感L2另一端与第一6V转3.3V电压转换芯片U4第1脚连接，第一二极管D1一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第8脚连接，第一二极管D1另一端与第一24V转6V电源转换芯片U1第7脚连接，第一24V转6V电源转换芯片U1的第二脚与第一12脚插件JP1第2脚连接，第一24V转6V电源转换芯片U1的第二脚与第一12脚插件JP1第3脚连接，，第一电阻R1采用1K电阻，第二电阻R2采用1K电阻，第三电阻R3采用1K电阻，第四电阻R4采用10K电阻，第五电阻R5采用1.5K电阻，第一电容C1采用10μF电容，第二电容C2采用0.1μF电容，第三电容C3采用8.2nF电容，第四电容C4采用0.1μF电容，第五电容C5采用2700pF电容，第六电容C6采用120pF电容，第七电容C7采用22μF，第八电容C8采用100μF电容，第九电容C9采用0.1μF电容，第一电感L1采用47μH电感，第二电感L2采用47μH电感，第一二极管D1采用B230二极管，第一24V转6V电源转换芯片U1采用TPS54233D电压转换芯片。宽输入电源管理电路70用于将24V电压转换为6V电压，其中第一电阻R1至第五电阻R5的作用均是限制电流，第一电容C1至第九电容C9的作用均是对信号进行滤波，第一电感L1和第二电感L2的作用均是对信号进行滤波，第一二极管D1的作用是提供单向信号，第一24V转6V电源转换芯片U1的作用是将24电压转换为6V。

图12a至图12d示出了图5中所示的电源电压转换电路80的电路示意图。如图12a至图12d所示，电源电压转换电路80包括：第一电阻R7、第一电容C11、第二电容C12、第三电容C13、第四电容C14、第一6V转5V电压转换芯片U3和第一6V转换3.3V电压转换芯片U4。其中，第一电阻R7一端与第一6V转5V电压转换芯片U3第5脚连接，第一电阻R7另一端接地，第一电容C11一端与第一6V转5V电压转换芯片U3第一脚连接，第一电容C11另一端接地，第二电容C12一端与第一6V转5V电压转换芯片U3第一脚连接，第二电容C12另一端接地，第三电容C13一端与第一6V转换3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第三电容C13另一端接地，第四电容C14一端与第一6V转换3.3V电压转换芯片U4第3脚连接，第四电容C14另一端接地，第一6V转5V电压转换芯片U3第1脚与第2脚连接，第3脚接第一控制芯片U5的第38脚连接，第4脚接地，第7脚，第8脚相连接，第一6V转换3.3V电压转换芯片U4第4脚接地，第一电阻R7采用330K电阻，第一电容C11采用10uF电容，第二电容C12采用0.1μF电容，第三电容C13采用10μF电容，第四电容C14采用0.1μF电容，第一6V转5V电压转换芯片U3采用LP2951电压转换芯片，第一6V转换3.3V电压转换芯片U4采用LP2950电压转换芯片。电源电压转换电路80的作用是将6V电压转换为3.3V和5V电压，其中第一电阻R7的作用是限制电流，第一电容C11至第四电容C14的作用均是对信号进行滤波，第一6V转5V电压转换芯片U3的作用是将6V电压转换为5V电压，第一6V转换3.3V电压转换芯片U4的作用是将6V电压转换为3.3V电压。

图13示出了图5中所示的电池休眠控制电路90的电路示意图。如图13所示，电池休眠控制电路90包括：第一电阻R25、第二电阻R26、第三电阻R27、第四电阻R28、第五电阻R29、第一电感L3、第一二极管D2、第二二极管D3、第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3。其中，第一电阻R25一端与第三电阻R27一端连接，第一电阻R25另一端与第一电感L3一端连接，第二电阻R26一端与第一二极管D2一端连接，第二电阻R26另一端与第一电感L3一端连接，第三电阻R27另一端与第一二极管D2另一端连接，第四电阻R28一端与第二三极管Q2的第2脚连接，第四电阻R28另一端接地，第五电阻R29一端与第三三极管的第1脚连接，第五电阻R29另一端与第一12插件JP1的第7脚连接，第一电感L3另一端与第一12脚插件，第二二极管D3一端与第一二极管D2一端连接，第二二极管D3另一端接地，第一三极管Q1，第一三极管Q1第1脚与第一电感L3的一端连接，第一三极管Q1第2脚与第三电阻R27的一端连接，第一三极管Q1第3脚与第一12脚插件JP1的第7脚连接，第二三极管Q2第1脚接地，第二三极管Q2第3脚与第一二极管D2另一端连接，第三三极管Q3第1脚与第一12脚插件JP1的第7脚连接，第三三极管Q3第2脚与第一二极管的一端连接，第三三极管Q3第3脚接地，第一电阻R25采用15K电阻，第二电阻R26采用15K电阻，第三电阻R27采用15K电阻，第四电阻R28采用15K电阻，第五电阻R29采用2K电阻，第一电感L3采用22UH电容，第一二极管D2采用1N4148二极管，第二二极管D3采用1N4742二极管，第一三极管Q1采用IRFD9024型MOS管，第二三极管Q2采用IRLD120型MOS管，第三三极管Q3采用IRFD9024型MOS管。电池休眠控制电路90的作用是控制开关电源，其中第一电阻R25的作用是对信号滤波，第二电阻R26的作用是对信号滤波，第三电阻R27的作用是限制电流，第四电阻R28的作用是限制电流，第五电阻R29的作用是限制电流，第一电感L3的作用是对信号滤波，第一二极管D2的作用是控制电流方向，第二二极管D3的作用是控制电流方向，第一三极管Q1对信号进行放大，第二三极管Q2对信号进行放大，第三三极管Q3对信号进行放大。

图14示出了图5中所示的微控制器复位与下载电路100的电路示意图。如图14所示，微控制器复位与下载电路100包括：第一电阻R6、第一电容C10，第一开关KEY1和第一14脚插件JP2。其中，第一电阻R6一端与第一14脚插件JP2第11脚连接，第一电阻R6另一端接地，第一电容C10一端与第一14脚插件JP2第11脚连接，第一电容C10另一端接地，第一开关KEY1一端与第一14脚插件JP2第11脚连接，第一开关KEY1另一端接地，第一14脚插件JP2第1脚与第一微控制芯片U5第54脚连接，第一14脚插件JP2第3脚与第一微控制芯片U5第55脚连接，第一14脚插件JP2第5脚与第一微控制芯片U5第56脚连接，第一14脚插件JP2第7脚与第一微控制芯片U5第57脚连接，第一14脚插件JP2第9脚接地，第一14脚插件JP2第11脚与第一微控制芯片U5第58脚连接，第一电阻R6采用4.7K电阻，第一电容C10采用0.01μF电容，第一按键KEY1采用按键开关，第一14脚插件JP2采用14脚插针。微控制器复位与下载电路100的作用是控制MCU复位和下载，其中第一电阻R6的作用是对信号进行滤波，第一电容C10的作用是对信号进行滤波，第一开关KEY1控制复位信号输入，第一14脚插件JP2输出复位信号。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种随钻电源管理方法，其特征在于，包括：

监测随钻测量系统所承受的环境压力；

判断所述环境压力是否小于预设的启动压力，其中，所述启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力；

在判断出所述环境压力小于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于休眠状态；在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于工作状态，其中，控制所述随钻测量系统处于工作状态，包括：

确定所述随钻测量系统的目标工作状态；

在指令知识库中查找与所述目标工作状态相对应的井底压力变化数据，其中，所述指令知识库中保存有所述随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据；

根据所述井底压力变化数据，确定泥浆泵的工作参数；

根据所述工作参数来控制所述泥浆泵工作，以使所述随钻测量系统处于所述目标工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述随钻测量系统处于休眠状态，包括：

通过切断随钻电池的输出来使所述随钻测量系统处于休眠状态。

3.一种随钻电源管理系统，其特征在于，包括：

压力监测电路，设置为监测随钻测量系统所承受的环境压力；

微控制器电路，设置为判断所述环境压力是否小于预设的启动压力，其中，所述启动压力为随钻测量系统位于井底时所承受的环境压力；

电池休眠控制电路，设置为在所述微控制器电路判断出所述环境压力小于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于休眠状态；在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，控制所述随钻测量系统处于工作状态，其中，所述微控制器电路包括：

目标工作状态确定模块，设置为确定所述随钻测量系统的目标工作状态；

指令知识库，设置为保存所述随钻测量系统的多种工作状态以及与每种工作状态一一对应的井底压力变化数据；

查找模块，设置为在所述指令知识库中查找与所述目标工作状态相对应的井底压力变化数据；

工作参数确定模块，设置为根据所述井底压力变化数据，确定泥浆泵的工作参数；

控制模块，设置为根据所述工作参数来控制所述泥浆泵工作，以使所述随钻测量系统处于所述目标工作状态。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述微控制器电路连接485总线接口电路，所述微控制器电路还设置为：

在判断出所述环境压力大于或者等于所述启动压力时，通过所述485总线接口电路控制所述随钻测量系统处于工作状态。

5.根据权利要求3或4中任一项所述的系统，其特征在于，所述微控制器电路还设置为：

通过切断随钻电池的输出来使所述随钻测量系统处于休眠状态。