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这是智腾微电子制作的石油测井仪器专题的第六篇，本章主要介绍了国内石油测井技术。随钻测井技术是国内测井应用最多的技术之一，通过钻孔进行测量可以对底层密度和就钻地层的状况有一个较为准确地掌握（定向数据、地层特性、钻井参数等）, 这对后期开发成本和石油开采起了决定性作用。 随钻测井技术 声波测井技术，通过对钻孔进行声波发射,对环井眼地层的声学性质做出判断，从而分析地层的特性和井眼土程的状况，它能够揭示多种储层

MCM（Multi-Chip Module）全称为多芯片组件，是在混合集成电路（HIC）基础上发展起来的高端电子工艺，它将多个VLSI芯片和其他元器件高密度组装在多层互连基板上，然后封装在同一壳体内，属于高级混合集成电路组件。 MCM封装技术可以分为3类： 叠层型多芯片组件(MCM-L)； 共烧陶瓷型多芯片组件(MCM-C)； 淀积薄膜型多芯片组件(MCM-D)。 MCM工艺大幅提升了电路性能，具备增加组件密度、缩短互联长度、减少信号延迟、减小体积和重量，提高可靠性等诸多优点

这是石油测井仪器专题的第四篇，前三篇分别介绍了测斜探管（定向传感器）、石英挠性加速度计和磁通门传感器，可以点击历史文章查看前面的内容。 本文主要介绍下随钻测斜探管DS750内部电路部分，主要涉及电源电路、磁通门传感器驱动电路和采集电路。 电源电路 随钻测斜探管DS750测斜探头（管）可通过±12V、+5V、CAN5V供电，其中CAN5V工作电源可以经过测斜探头（管）内部跳线转换为CAN3.3V下正常工作。为了增加抗干扰能力，在电源的输入端加入了

在上一篇的MCM工艺我们提到过石英挠性加速度计的伺服电路采用此工艺可以有效提高仪器产品的稳定性和寿命。 MCM相对于印制电路板（PCB）来讲，MCM技术采用了更短的连接长度和更紧密的器件布局，从而降低系统功耗。MCM通过把多个芯片高密度安装，缩短它们之间传输路径，信号延迟大幅减小。应用MCM技术的产品很多出现在我们生活之中，比如手机。那在LWD应用中，MCM技术解决了哪些问题？ 电子器件高温故障问题，通过选择高温可靠工作的裸芯片（D

对于刚入行的朋友来讲，这些概念理解起来非常难，甚至这些电路技术有很多的共性，这次把这六个电路技术好好梳理一遍。 HIC是混合集成电路的缩写，全称Hybrid integrated circuit，是膜集成技术与半导体技术互相结合的产物。按照成膜工艺和膜厚度差别，可分为厚膜HIC和薄膜HIC两大类。 青岛智腾微电子MCM工艺微电阻率扫描仪极板 MCM是多芯片组件的缩写，全称Multi-Chip Module，是多块裸芯片粘结在同一块高密度布线基板上封装起来的互连组件，是在混合集

厚膜集成电路和薄膜集成电路统称为HIC，也就是混合集成电路，混合集成电路早期因其高密度、高性能、高可靠性和轻重量、小体积等明显优势，首先应用在军事、航空航天、兵器等电子系统。解决宽温度、压力、湿度下无法工作的问题，同时具备承受冲击、振动、加速度等应力能力，可以长期可靠有效工作。随着技术发展与普及，目前各行业都能看到混合集成电路的身影。 厚膜集成电路是指在同一基片上采用阵膜工艺(丝网漏印、烧结和电镀等)制作

石英加速度计是测斜探管的主要组成器件之一，加速度计用于旋转、振动的环境下，当加速度计处于动态环境下，重力加速度计的信号就会受到影响，甚至会超出重力加速计的测量量程，从而导致较大的测量误差，通常，近钻头振动加速度约为10^7g，所以要选择量程较大的加速度计。 HQA-T205石英加速度计外观图 HQA-T 系列高温石英挠性加速度传感器为单轴力矩反馈式加速度计，通过检测质量来检测外界的加速度信号，再经伺服电路解调、放大，最后输出

目前国内石油测井仪器中的电路大多采用厚膜集成电路技术，在耐高温和维修性有极大的提升，这是提高仪器精准性的前提。比如青岛智腾微电子研发的石油测井用高温电源，采用厚膜集成电路中的MCM技术，在250℃高温试验下能正常工作500小时。厚膜集成电路技术在石油测井领域还展示出哪些优势呢？ 青岛智腾微电子厚膜电路生产车间 1、 耐高温 厚薄膜工艺的技术特点可以降低半导体晶圆结温，使其耐温性能大大增强，在高温恶劣环境下应用优势明

在石油测井仪器电路应用方面，厚膜电路技术在优化电路结构，提高整机的可靠性、耐温性和技术保密性都优于PCB电路技术，因此大多数石油测井厂商采用厚膜技术生产电路产品。本文以青岛智腾微电子LH6678偶极子声波集成电路产品为参考，与传统PCB电路工艺产品做对比区分。如图，上部分为LH6678偶极子声波集成电路，下部分为PCB电路。 青岛智腾微电子厚膜产品与PCB产品对比 从图中不难看出，采用厚膜集成电路技术的产品，若仪器出现故障，维修非

国内厚膜集成电路的发展相对比较晚，在石油测井领域应用也比较晚，在石油测井领域，厚膜技术产品解决了高温工作环境下无法长期工作、误差大的问题。 厚膜电路是在阻容元件和半导体技术基础上发展起来的一种混合集成电路。它利用厚膜技术在陶瓷基片上制作膜式元件和连接导线，将某一集成化电路和外围分离元件集成在一块陶瓷基板上，使之成为一个整体封装器件，其外形有封闭和开放两种封装形式。常见产品包括测井仪电路、高温电源、

国内石英挠性加速度计市场的兴起离不开下游领域应用的爆发，尤其在航空、军工等行业。根据2017年石英挠性加速度计市场报告来看，石英挠性加速度计的需求增长将会每年保持8%上升。 国内石英挠性加速度计生产企业分为2大类，一类是以国企为主，掌握先进生产技术，以高端产品为主，通常应用在军工、航空等领域。另一类是民企，数量庞大，供应中低端产品，产品应用惯性导航、测量等领域。从整体技术角度来讲，国内技术水平与国外相比还是

国内生产石英加速度计的厂家比较多，精度从高到低，应用场景也不同。就拿石油测井随钻探管里用的石英加速度计来说，不同工作温度所使用的石英加速度计（简称加表）也不同，对加表的稳定性、可靠性要求也不同。面对不同的厂家产品，选购时注意这两点就行了。 1、工作温度，国内大部分厂家的石英加速度计产品集中在135℃、155℃温度段，少部分能做到165℃，只有几家因工艺技术能做到185℃，基本上国内哪个井都可以用，比如智腾微电子的HQA-

随钻工具的姿态参数会受工具的旋转、近钻头振动和井下的高温高压等因素影响，严重影响工具姿态参数的测量精度，因此测井仪器必须顺利工作获得井下参数。高温石英加速度传感器HQA-T系列是青岛智腾微电子为解决随钻测斜探管在高温下仪器无法正常工作、抗冲击和抗振性差等问题而推出的产品。 HQA-T系列产品详细参数 K0（mg）：偏值（零点），指输入为0g加速度时的输出值，该值为计算值。 K1（mA/g）：标度因数，指输入加速度与输出电流的比例

随钻测井工作中，最担心的问题是探管的实际使用精度，重复性差，这就会造成测量结果每次都不同，严重影响工作进度。我们都知道测斜探管的精度和内部使用的石英加速度计有关系，其中石英加速度计的K1重复性指标是最重要的参考值。 青岛智腾微电子HQA-T185石英加速度计典型K1图 石英加速度计设计技术涉及仪表、控制、机械、电子、材料等多个学科，交叉学科广，研究难度大。受温度、振动等环境载荷的影响以及加速度计内部组件材料的特性，

随钻测井技术的发展让生产工艺和设计水平有所提升，性能越来越好，但是在井下工作中，由于抗振动和抗冲击能力不足，会导致仪器发生损坏，影响工作进度。在测斜探头中，石英加速度计的性能强弱影响抗振动、抗冲击能力，在已知市场里，能做到1500g的冲击只有智腾微电子的HQA-T系列。 HQA-T 系列高温石英挠性加速度传感器为单轴力矩反馈式加速度计，通过检测质量来检测外界的加速度信号，再经伺服电路解调、放大，最后输出电流信号正比于加

这是小编学习记录第二篇，对石英挠性加速度计测试的步骤了解，内容为转载，请大家根据实际情况调整。 1、在振动台静止状态下，将石英挠性加速度计水平放置在实验台上，接上电源，并将输出端并示波器进行连接，记录示波器上的输出信号并观察其幅值特性，此时为石英挠性加速度计未加振动时的输出信号。 2、保持加速度计的原位置，选定振动台为垂直定频模式，设定频率 30Hz，强度 20％，重新记录示波器上的输出信号。 3、在振动台垂直定频

磁通门传感器是用来测量电磁感应，能在运动目标中敏感地对地磁强度进行感应。通过利用高导磁材料（铁、镍、钴以及合金等）制成磁感应线圈，使用线圈系统中的磁饱喝特性来测量磁场的仪器，具有结构简单、小型化、功耗低、高稳定性、高抗震性等特点。 磁通门传感器结构 磁通门传感器是利用铁磁体磁化时在饱和区的非线性来测量磁场的装置，是一种稍加改造的变压器式器件，利用外磁场对这种特殊变压器的输出信号产生的某些非对称的调制

随钻测斜是石油测井的主要方法之一，通过测斜数据才能准确掌握孔内钻具的姿态和钻孔轨迹的走向，其中随钻测斜探管是用来测量钻孔倾斜度和倾向度的核心仪器。从国内的石油随钻测斜技术发展来看，解决测斜探管的长时间工作稳定性、数据误差范围、抗震性等因素是当前主要问题。 青岛智腾微电子DS750产品外观图 随钻测斜探管通常包含3轴高温加速度计、3轴高温磁通门传感器、电源电路，采集处理电路、温度测量电路、通信接口、井径供电测量

上一篇介绍了测斜探管整体，本文针对组成测斜探管（定向传感器）的石英挠性加速度计展开介绍。 石英挠性加速度计属于单轴重力加速度计，其特点是结构简单，体积小，精度和灵敏度高、可靠性高等。其内部构造图如下。 石英挠性加速度计构造 石英挠性加速度计的工作原理是惯性质量受到外界加速度时，相对位置发生轻微偏移，引起差动电容极板距离的变化导致差动电容量的变化。伺服放大器检测到这一变化并输出相应的电流，送至位于磁场内

高温线性电源和高温开关电源在石油测井领域是随处可见的，线性电源相比于开关电源，其优势是使用简单、噪声低、耐温高。开关电源因效率高也是非常有特色，但缺点也明显，就是噪音大，维修难度大。从国外石油测井电源使用市场来看，线性电源>开关电源。 线性稳压电源技术发展和应用比较早。主要构造包括变压器、滤波器、控制电路以及保护电路。其工作原理是在变压器作用下将交流市电进行变压，发挥滤波器的作用，获取不稳定的支流

石油开采环境较为恶劣和复杂，常伴有震动、高温等不利因素，为了保证在这种环境下获取数据的全面性和准确性，需要各仪器稳定工作，尤其是电源，需要其具备稳定性和高可靠性。 青岛智腾微电子有限公司向我们展示了正在进行高温工作时长测试的井下电源产品LH42117/42118系列，在250℃高温环境模拟下，已有500h工作时长。 该系列适合在150℃~250℃工作温度下的石油测井线性电源，输出电压覆盖+1.2V~+30V和-5~-30V范围，噪声低至1mV以内，也可根据客户

高温线性电源也称高温线性稳压器（HighTemperature Voltage Regulator）是一种专门为工作在高温及宽温环境而设计的精密稳压源电路。 线性电源是相对于开关电源来说的，其通常包含一个基准电压源、一个电压比较环节、一个反馈放大器和一个串联调整管组成（双极型晶体管或场效应管）组成。相比于开关电源，线性稳压器的特点是使用简单、噪声低、耐温高。 石油测井用线性电源需要满足以下四个特点： 1、 耐高温 2、 高可靠性 3、 散热好 4、 输出电压

石油测井用高温电源对高温环境下长期可靠运行的要求较高，随着电源技术的发展，不少厂家已经开始研发更小体积和更高转换效率的电源模块，用技术创新才能让企业更具竞争力，从整个石油测井电源市场发展来看，除了要求国产化，可替代国外品牌的标准之下，对电源本身的技术要求，也需要提升。 提升电源转换效率 提升电源转换效率要从影响因素入手，比如磁芯损耗、电磁干扰等，也就是从设计到材料改进使用具有较低损耗的器件，改完电源

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