随钻测井仪器时钟系统的研究
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＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ０ — ３ １ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ 一 ¨一 Ｏ １
图１ Ｉ Ｉ Ｃ总 线 接 口框 图
Ｉ Ｉ Ｃ总线进行 数据传送 时， 时钟信号 为高 电平期 间， 数据线 上 的数据 必须 保 持 稳定 ， 只有 在 时 钟 线上 的
作者简介 ： 张振华 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男（ 汉族） ， 辽宁新 民人 ， 工程师 ， 现从事随钻仪器的研发工作 。
２ Ｉ Ｉ Ｃ总线 简 介 Ｉ Ｉ Ｃ总线是 Ｐ ＨＩ Ｌ Ｉ Ｐ Ｓ公 司推 出 的一 种 串行 总 线 ， 是
具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件 同步 功能 的高性 能串行总线 。Ｉ Ｉ Ｃ总 线有 ２ 根 信号线 ， 一 根是 数据线 Ｓ Ｄ Ａ， 另一根 是时钟线 Ｓ Ｃ Ｉ ， 如图 １ 所示 。
田
好
［匹匝 哑
Ｒ 粹
Hale Waihona Puke Baidu
… ． 匝碉
Ｉ ｝
图 ２ 主机发送数据至从机框 图
（ ２ ） 主机发送从机地址后， 读取从机数据 。在传送 过程 中， 改变了传送方 向， 起始信号和从机地址都被重
复产 生一 次 。如 图 ３ 所示 。
～
嘲 鳓
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５ ２
西 部探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
信号 为低 电平期 问 ， 数据 线上 的高 电平 或低 电平状态 才
允 许变 化【 ３ ］ 。
Ｉ Ｉ Ｃ总线上传送的数据信号包括地址和数据。在 起 始信 号后必 须传送 一个从 机 的地址 （ ７位 ） ， 第 ８位 是 数据 的传送方 向位 ， 每次数据传送总是由主机产生的终 止信号结束 。在总线的一次数据传送过程 中， 可 以有以 下 ３种组合方 式 ： （ １ ） 主机向从机发送数据， 数据 的传送方 向在整个 传 送 过程 中不变 ， 如图 ２ 所示 。
关键词 ： 随钻 测 井； Ｉ Ｉ Ｃ总 线 ； 程序设 计 ； Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５芯 片 中图分类 号 ： ＴＥ ２ ７ 文献 标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ Ｏ ｏ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ５ 一Ｏ Ｏ ５ １ ～０ ４
随 钻测 井 （ Ｉ ｗ Ｄ， Ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｗｈ ｉ ｌ ｅ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 是 近 几
钟 芯片 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５的编程 开发 ， 为 井下存 储数 据提供 时间信 息 ， 实现 井下仪 器 的精 确计 时 ， 并给 出 了相
应 的 Ｃ语 言程序 。对硬件 电路 的长 时 间通 电运行 ， 通 过 ＲＳ ２ ３ ２串口在 电脑上 显 示 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５时钟 芯 片 时间信息 ， 该 芯 片计 时精确 ， 性 能稳 定 可靠 。
２ ０ １ ３年第 ５ 期
西部 探矿 工程
５ １
随钻 测 井仪 器 时钟 系统 的研 究
张振 华
（ 大庆钻探 工 程公 司钻 井工 程技 术研 究院 ， 黑龙 江大庆 １ ６ ３ ４ １ ３ ）
摘 要： 受泥浆脉冲上传速率的限制 ， 随钻测井仪器采集地层的大量数据均存储在随钻测井仪 器中， 必须通过 时 间对 照 ， 使 井深与存储 在仪 器 中的地层 数据 紧密关联 ， 实现地层 地质 构造模 型 的建立 。根 据 随钻测 井的需 求 ， 开发 了基 于 Ｉ Ｉ Ｃ总线 的 随钻 测 井仪 器时钟 系统 ， 通过 ＭＣ ９ Ｓ ０ ８ ＤＺ ６ ０单 片机 对 时
在 钻井 的施工过 程 中， 井 下温 度较 高 ， 并 且 电路 板
工作温度
供 电电 压
４ Ｏ ℃～１ ２ ５ ℃
１ ． ８～ ５ ．５ Ｖ
最大传输数率
功耗
４ ０ ０ ｋ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ
１ ． ５ “ Ｗ
输出频 率
３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ 、 １ ０ ２ ４ Ｈｚ 、 ３ ２ Ｈｚ 、 １ Ｈｚ
的安装空间受限， 需选择耐温高、 封装小 的芯片。因此 选择了 Ｐ ＨＩ Ｉ Ｉ Ｐ Ｓ公 司 的 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５ 实 时时钟 芯片 。 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５芯片采 用 小体 积 的 Ｔ Ｓ Ｓ Ｏ Ｐ ８封 装 ， 可 提 供年 、 月、 日、 周、 时、 分、 秒等 时间信息 ， 并且 其 内部 整合 振 荡 电容 ， 仅 需振 荡 频 率 为 ３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ的 晶体 即可 工 作， 具体性能指标见表 １ Ｉ ２ ］ 。同时， 该芯片上包含 了 １ ６ 个 ８位 寄存器 ， 支 持外 部 ＭＣ Ｕ对 其 编程操 作 。该芯 片
数据接 口 采用 Ｉ Ｉ Ｃ总线接口， 操作简单。
表 １ Ｐ Ｃ Ａ ８ ５ ６ ５芯片性 能指标
项目 指 标
一
年来 国内迅速 崛起 的先进测井技术 ， 是 在钻井 的过程 中， 同时进行 的用 于评价所 钻穿地层 的地 质和 岩石物理 参数的测量 ， 主要有电阻率 、 放射性 、 声波及核磁等随钻 测井技术口 ］ 。随钻测井能真实反映原状地层 的地质特 征， 提 高地层评 价测 井数 据 的质 量 ， 降 低作 业 风 险 和成 本 。目 前， 大多数 Ｌ ＷＤ采用泥浆脉 冲上传数据 ， 传输 数率较低 ， 除了少数处理结果被实时传至地面， 大量原 始数据和处理数据都存储在仪器 中。为完成地层地质 情况的分析解释工作 ， 需使用 Ｌ ＷＤ井下存储的大量数 据， 这就要求井深与仪器存储 的数 据必须完全对应 。 Ｌ ＷＤ仪器无测量井深的能力 ， 地面系统通过轴编码传 感器测量井 深， 并与测量 的具体时间记录在一个 文件 中。通过对照地面系统测量井深的时间和 Ｌ ＷＤ仪器 存储 数据 的时间 ， 完 成 井深 和 井下 存 储数 据 的映 射 ， 实 现地层 地质 情况 的分析及相 关模 型的建立 。 １ 时钟芯 片的选择
图１ Ｉ Ｉ Ｃ总 线 接 口框 图
Ｉ Ｉ Ｃ总线进行 数据传送 时， 时钟信号 为高 电平期 间， 数据线 上 的数据 必须 保 持 稳定 ， 只有 在 时 钟 线上 的
作者简介 ： 张振华 （ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男（ 汉族） ， 辽宁新 民人 ， 工程师 ， 现从事随钻仪器的研发工作 。
２ Ｉ Ｉ Ｃ总线 简 介 Ｉ Ｉ Ｃ总线是 Ｐ ＨＩ Ｌ Ｉ Ｐ Ｓ公 司推 出 的一 种 串行 总 线 ， 是
具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速器件 同步 功能 的高性 能串行总线 。Ｉ Ｉ Ｃ总 线有 ２ 根 信号线 ， 一 根是 数据线 Ｓ Ｄ Ａ， 另一根 是时钟线 Ｓ Ｃ Ｉ ， 如图 １ 所示 。
田
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［匹匝 哑
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Hale Waihona Puke Baidu
… ． 匝碉
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图 ２ 主机发送数据至从机框 图
（ ２ ） 主机发送从机地址后， 读取从机数据 。在传送 过程 中， 改变了传送方 向， 起始信号和从机地址都被重
复产 生一 次 。如 图 ３ 所示 。
～
嘲 鳓
！ ｌ 竺 ｌ Ｉ ｌ 竺 兰 ｌ ！ Ｉ 竺 ｌ ！ Ｉ ｌ 竺Ｉ 全
５ ２
西 部探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
信号 为低 电平期 问 ， 数据 线上 的高 电平 或低 电平状态 才
允 许变 化【 ３ ］ 。
Ｉ Ｉ Ｃ总线上传送的数据信号包括地址和数据。在 起 始信 号后必 须传送 一个从 机 的地址 （ ７位 ） ， 第 ８位 是 数据 的传送方 向位 ， 每次数据传送总是由主机产生的终 止信号结束 。在总线的一次数据传送过程 中， 可 以有以 下 ３种组合方 式 ： （ １ ） 主机向从机发送数据， 数据 的传送方 向在整个 传 送 过程 中不变 ， 如图 ２ 所示 。
关键词 ： 随钻 测 井； Ｉ Ｉ Ｃ总 线 ； 程序设 计 ； Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５芯 片 中图分类 号 ： ＴＥ ２ ７ 文献 标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ Ｏ ｏ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ５ 一Ｏ Ｏ ５ １ ～０ ４
随 钻测 井 （ Ｉ ｗ Ｄ， Ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ Ｗｈ ｉ ｌ ｅ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ） 是 近 几
钟 芯片 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５的编程 开发 ， 为 井下存 储数 据提供 时间信 息 ， 实现 井下仪 器 的精 确计 时 ， 并给 出 了相
应 的 Ｃ语 言程序 。对硬件 电路 的长 时 间通 电运行 ， 通 过 ＲＳ ２ ３ ２串口在 电脑上 显 示 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５时钟 芯 片 时间信息 ， 该 芯 片计 时精确 ， 性 能稳 定 可靠 。
２ ０ １ ３年第 ５ 期
西部 探矿 工程
５ １
随钻 测 井仪 器 时钟 系统 的研 究
张振 华
（ 大庆钻探 工 程公 司钻 井工 程技 术研 究院 ， 黑龙 江大庆 １ ６ ３ ４ １ ３ ）
摘 要： 受泥浆脉冲上传速率的限制 ， 随钻测井仪器采集地层的大量数据均存储在随钻测井仪 器中， 必须通过 时 间对 照 ， 使 井深与存储 在仪 器 中的地层 数据 紧密关联 ， 实现地层 地质 构造模 型 的建立 。根 据 随钻测 井的需 求 ， 开发 了基 于 Ｉ Ｉ Ｃ总线 的 随钻 测 井仪 器时钟 系统 ， 通过 ＭＣ ９ Ｓ ０ ８ ＤＺ ６ ０单 片机 对 时
在 钻井 的施工过 程 中， 井 下温 度较 高 ， 并 且 电路 板
工作温度
供 电电 压
４ Ｏ ℃～１ ２ ５ ℃
１ ． ８～ ５ ．５ Ｖ
最大传输数率
功耗
４ ０ ０ ｋ ｂ ｉ ｔ ／ ｓ
１ ． ５ “ Ｗ
输出频 率
３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ 、 １ ０ ２ ４ Ｈｚ 、 ３ ２ Ｈｚ 、 １ Ｈｚ
的安装空间受限， 需选择耐温高、 封装小 的芯片。因此 选择了 Ｐ ＨＩ Ｉ Ｉ Ｐ Ｓ公 司 的 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５ 实 时时钟 芯片 。 Ｐ Ｃ Ａ８ ５ ６ ５芯片采 用 小体 积 的 Ｔ Ｓ Ｓ Ｏ Ｐ ８封 装 ， 可 提 供年 、 月、 日、 周、 时、 分、 秒等 时间信息 ， 并且 其 内部 整合 振 荡 电容 ， 仅 需振 荡 频 率 为 ３ ２ ． ７ ６ ８ ｋ Ｈｚ的 晶体 即可 工 作， 具体性能指标见表 １ Ｉ ２ ］ 。同时， 该芯片上包含 了 １ ６ 个 ８位 寄存器 ， 支 持外 部 ＭＣ Ｕ对 其 编程操 作 。该芯 片
数据接 口 采用 Ｉ Ｉ Ｃ总线接口， 操作简单。
表 １ Ｐ Ｃ Ａ ８ ５ ６ ５芯片性 能指标
项目 指 标
一
年来 国内迅速 崛起 的先进测井技术 ， 是 在钻井 的过程 中， 同时进行 的用 于评价所 钻穿地层 的地 质和 岩石物理 参数的测量 ， 主要有电阻率 、 放射性 、 声波及核磁等随钻 测井技术口 ］ 。随钻测井能真实反映原状地层 的地质特 征， 提 高地层评 价测 井数 据 的质 量 ， 降 低作 业 风 险 和成 本 。目 前， 大多数 Ｌ ＷＤ采用泥浆脉 冲上传数据 ， 传输 数率较低 ， 除了少数处理结果被实时传至地面， 大量原 始数据和处理数据都存储在仪器 中。为完成地层地质 情况的分析解释工作 ， 需使用 Ｌ ＷＤ井下存储的大量数 据， 这就要求井深与仪器存储 的数 据必须完全对应 。 Ｌ ＷＤ仪器无测量井深的能力 ， 地面系统通过轴编码传 感器测量井 深， 并与测量 的具体时间记录在一个 文件 中。通过对照地面系统测量井深的时间和 Ｌ ＷＤ仪器 存储 数据 的时间 ， 完 成 井深 和 井下 存 储数 据 的映 射 ， 实 现地层 地质 情况 的分析及相 关模 型的建立 。 １ 时钟芯 片的选择