● 摘要
随钻测量（MWD）是指在不停钻的情况下实时的测量近钻头处的井斜、方位、工具面等姿态信息，并上传至地面来指导钻井的过程。这些参数能够降低钻井事故的发生率。随着井深的增加，井下环境越来越复杂，温度越来越高，而且探管的内径尺寸很小，这些因素使得参数测量越来越困难。
该采集系统有四个模块组成——传感器模块、MCU模块、电源模块、通信模块。整个系统嵌入到了探管中，传感器模块包括加速度计、磁通门、温度传感器。MCU模块控制A/D采集三个传感器的7路数据，然后将模拟信号经过A/D转换为数字信号，再通过SPI总线传输到MCU，MCU对数字信号进行校准，计算出井斜、方位、工具面等姿态角信息，为了降低误码率，还要对解算出来的数据进行编码， MCU通过高低变换的电平来控制脉冲器，最后通过泥浆脉冲将数据传送到地面系统，地面系统经过滤波、解码得到姿态角信息，并且通过司钻显示终端来实时的显示这些姿态角信息；电源模块为整个采集系统供电；上位机与下位机通过SSI通信，实现上位机对下位机的配置。
井下的环境温度比较高，不可能通过一般的散热技术来降低整个采集系统的温度，因此，只能通过选用耐高温的芯片组来设计电路，使芯片本身能够承受较高的温度；在软件设计方面，通过控制整个系统的功耗来降低产热，主要的功能模块只有在工作时才供电，否则，工作于低功耗模式；由于本采集系统是与国外的传感器短节进行对接，探管的内径尺寸只有30cm，该设计是小型化设计，不可能通过硬件电路的设计来增大散热，而且井下的高温环境也不适合作散热设计，不具备散热的条件。因此，整个设计只能通过使用耐高温芯片组和控制整个系统的功耗来实现系统的耐高温特性。