基于PIC16F877單片機的井下壓力測量技術研究

摘要：描述了以PIC16F877單片機為主控制器的壓力檢測系統，它主要以惰性氣體作為壓力傳遞介質，在地面完成井口氣體壓力的測量，然后通過井口壓力的大小推算井下測壓深度處壓力大小。詳細敘述了系統設計原理與軟硬件的實現方法，整個系統包含數據采集、數據處理、數據存儲和數據顯示等。經過室內試驗和現場試驗驗證，這種壓力檢測系統具有精度高、穩定性好、實時性強等優點，可滿足測量現場環境的要求。
關鍵詞：PIC16F877；測壓；數據采集；實時顯示

目前，我國油井主要采用的是電子式井下壓力測量系統，由于電子壓力傳感器長期工作在高溫環境中，所以存在漂移問題，而且可靠性不高。同時這種儀器大多數將采集的數據存儲在存儲器中，缺乏實時性測量的要求。而本文所介紹的井下壓力采集系統是一種新型的壓力測量系統，其主要是以惰性氣體作為壓力傳遞介質，在地面完成對井口氣體壓力的測量，然后通過井口壓力的大小推算井下測壓點處壓力大小。其主要特點是所有的測量都在地面上進行，避免了井下復雜環境對測量結果造成的影響，同時也滿足了系統的實時性要求。

1 井下壓力測量系統工作原理
井下測壓系統的基本原理是帕斯卡定理。整個套管設備在測壓時被下放到井下測壓點處，地面可以通過壓力泵向傳壓筒內充放氣體，為維持井液與高壓氣體接觸的氣液面平衡，傳壓筒里面的氣體要定期進行補充。根據帕斯卡定理，傳壓筒內氣體的壓力等于井液的壓力，將信號采集到PIC16F877中，在PIC16F877中根據相應的算法計算出井內的壓力值，并進行存儲、實時顯示和數據回放。

2 硬件電路設計
壓力檢測系統主要由以下幾部分組成，分別為數據采集電路、數據存儲電路、數據顯示以及數據回放。數據采集電路主要使用PIC16F 877單片機對壓力數據進行實時采集數據，存儲電路使用型號FLASH存儲芯片；數據顯示使用的是智能顯示器；數據回放采用RS-232串行接口，將存儲在flash芯片中的數據回放到計算機中。圖1為壓力檢測硬件電路的設計框圖。

2．1 壓力傳感器的選取
壓力的測量一直以來受到壓力傳感器技術的制約，其測量的準確程度取決于壓力傳感器的技術指標，根據壓力檢測系統的設計要求，最后決定選用德國HeLM公司生產的HM10高精度壓阻式壓力傳感器，此傳感器采用了最堅固可靠的壓力敏感元件，特別適合于野外的壓力測量。 HM10主要的性能指標如下：
1)工作溫度：-40～85℃
2)沖 擊：100 g，11 ms
3)振 動：10 gRMS．20～2 000 Hz條件下無變化
4)壓力量程：-0．1 MPa～0～10 kPa…70 MPa