关于设计井下石油和天然气钻具，存在各类各样的规定，其目标是要知足这种恶劣工作情况的诸多苛将近求。除机械设计完全性和特种金属选择以外，对于可以或许嵌入到这些对象中的一些稳定耐用电子器件的需求也至关重要。在这些体系中应用一些现代电子器件，可以捕获更多关于油气构造以及资柱地位和偏向的数据。这让我们可以加倍轻易地找到和应用这些宝贵的资本。

几种对象必须在极端情况下工作，同时因为空间的限制，其必须将很多复杂的电子器件集成到一个异常小的空间中。个中的两个例子是随钻测井 (LWD) 和随钻测量 (MWD) 对象。这些体系必须及时ｌ查钻柱和围岩，大年夜而让在地面上的钻探工可以或许控制钻探的地位。在地表以下几千米深的处所记录测井数据和操作钻头的才能，让更高效的资本收受接收成为实际。

在现代钻探应用的所有电子器件中，最为常用的是数据采集器件，其目标是实现更好、更高效的钻探。可以或许采集到的岩层相干测井信息越多，意味着对地位和收受接收情况的断定越精确。数据采集体系的典范构造图包含多个放大年夜器，它们直接应用来自传感器的数据，并将其供给给模数转换器 (ADC)（请拜见图 1）。之后，对这种数字数据进行处理，然后供给给其他对象，或者经由过程通信器件传到地面。须要应用电源治理和固态电压参考电路，以向所有体系供给输入，其为所有设计的关键组件，特别是很多都改为电池供电今后。

图 1 典范高温数据采集构造图

因为全世界对石油和天然气的需求赓续增长，对这些重要资本的更高效钻探变得尤为重要。比拟今朝的一些钻井，这些碳氢化合吻９依υ场越来越深，由此而来的温度也越来越高。是以，可以或许遭受极端高压和 200℃高温的一些对象就成为须要。如不雅想要在没有昂贵冷却解决筹划的情况下知足这些高温请求，则用于供给地层具体信息、通信以及对这些对象进行控制的电子器件，请求半导体取得这种应用资格。

高温电子器件让钻头把持和程度钻法成为实际，大年夜而最大年夜化产油层。这些对象中的电子器件还拥有浩瀚的测量功能，包含深度及偏向、压力、温度、岩层电阻率、背景伽马辐射、钻柱张力、振动、扭转度，以及很多其他传感器输入。

用于很多陆基井和一些监测储层温度和压力的永远安装对象的测井对象，均为同样具有高温电子器件的其他类对象。它们都可以赞助最大年夜化石油的收受接收。

比拟只推敲给定温度下器件的工作情况，整套电子井下钻具的靠得住设计须要推敲的身分更多。今朝的一些对象中所应用的大年夜多半半导体，一般都只能在 125℃以下温度工作。然而，人们经常在超出其数据表规定的情况下应用它们。如许便带来很多硅电路温度机能以及电路靠得住性和封装方面的问题。高温半导体的质量和靠得住性请求，使得必须对它们进行精确的描述、规定、测试和资格认定，以达到可以或许知足具体应用的某种工艺程度。因为一般钻井时光都少于1000小时，是以我们可以对多种半导体工艺技巧进行合格认定，并应用它们，具体包含标准块硅和绝缘体上硅构造 (SOI)。

如不雅温度跨越150℃，则半导体特点会改变，是以我们必须懂得其本身靠得住性，以精确地对器件进行高温应用的资格认定。高温下的一些掉效机理包含电迁徙 (EM)、时光相干介质击穿 (TDDB)、负偏置温度不稳定性 (NBTI)，以及热载流子注入。所有这些都邑缩短块硅和SOI器件的寿命，并且对它们来说都很常见。

若何对井下体系电子器件进行封装异常重要，因为将对象安装在某个钻沃森传感器头膳绫擎后其必须要可以或许遭受高温、振动和碰撞。用于封装标准半导体的一般塑封材料会降解，并不克不及在 200℃下供给足够的运行靠得住性。陶瓷密封封装或者陶瓷多片组件 (MCM)是硅保护最常用的封装。应用MCM和混淆封装时，应用合格的优质芯片 (KGD) 可以节俭空间，大年夜而进步集成度。所有有源设计组件都集成到芯片中并贴装在陶瓷基片上，这时便可以实现更小体积的解决筹划。

常用于陶瓷封装的一些合格测试包含温度轮回、机械冲击、接合强度、振动、气密性以及热冲击。陶瓷封装的一个例子是四方扁平封装 (QFP)，其用于如ADS1278- HT八进制24位 ADC（请拜见图 2）等高引脚数组件。引线修剪成型今后，该器件便可以装配到20-mm宽印刷电路板上。
参考文献

图 2 用于高引脚数器件的陶瓷四方扁平封装

所有合格认定和测试的目标都是为了获得靠得住的电子器件，祛除故障时光。电子器件井下故障时，掏出和改换须要花费时光—有时甚至长达瘦削。钻井架停工的每一个小市价值都异常昂扬，离岸钻探更是如斯。使颖善这种情况的一些器件，电子组件可以加倍结实，也更不易出现故障。
高温井下对象请求大年夜量不合类型的有源半导体器件，大年夜诸如运算放大年夜器 (op amp) 和数据转换器等模仿组件到电源治理和嵌入式处理器。经由过程固定资格和特点描述，标准工艺技巧和标准设计可用于进步这些对象的临盆率和耐受性。
如欲下载ADS1278-HT产品解释书和其他技巧文档，敬请拜访： www.ti.com/ads1278ht-ca。(end)