高集成度測(cè)井地面系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種石油測(cè)井地面系統(tǒng)，由深度系統(tǒng)(8)、井下電源(6)、前端機(jī)總成(2)、控制面板總成(12)、擴(kuò)展卡模組(7)、系統(tǒng)電源(5)、散熱系統(tǒng)(9)、EMI系統(tǒng)(11)組成。該測(cè)井地面系統(tǒng)通過(guò)測(cè)井電纜將井下儀器和地面系統(tǒng)連接起來(lái)，具有深度數(shù)據(jù)采集、井下儀器供電、纜芯切換、信號(hào)處理、井下儀數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑑?nèi)部總線采集到的數(shù)據(jù)可以在自己專(zhuān)有的顯示器進(jìn)行顯示，同時(shí)也通過(guò)通訊線將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)軟件，由上位機(jī)進(jìn)行處理。通過(guò)改變控制面板總成上開(kāi)關(guān)的不同配置，選擇所需要的纜芯分配模式、供電電壓/頻率等，來(lái)完成各種測(cè)井、射孔、取芯等不同的作業(yè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高集成度測(cè)井地面系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油測(cè)井儀器領(lǐng)域，可用于勘探測(cè)井、生產(chǎn)測(cè)井、成像測(cè)井、隨鉆測(cè)井、水平井測(cè)井、射孔、取芯、試井、儀器維修、教學(xué)等過(guò)程。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的測(cè)井地面系統(tǒng)由采集箱體、電源箱體、纜芯控制箱體、示波器面板等多個(gè)箱體構(gòu)成。測(cè)井作業(yè)時(shí)，采集箱體主要負(fù)責(zé)采集井下儀器數(shù)據(jù)、深度數(shù)據(jù)、輔助變量(如張力、自然電位等)；電源箱體負(fù)責(zé)對(duì)井下儀器供電；纜芯控制箱體負(fù)責(zé)連通測(cè)井電纜與采集箱體、電源箱體，實(shí)現(xiàn)不同系列儀器的信號(hào)和電源分配；示波器面板在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)維修人員使用。這樣的測(cè)井地面系統(tǒng)需要配置的箱體繁多，在測(cè)井車(chē)中占用較大的空間，運(yùn)輸、制造成本較高。因此，本公司研制了高集成度測(cè)井地面系統(tǒng)，它對(duì)多個(gè)箱體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合并功能模塊，大幅度縮小體積，降低使用和維護(hù)成本。
[0003]高集成度測(cè)井地面系統(tǒng)的特點(diǎn)是在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，集成井下信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集、儀器供電、纜芯切換、數(shù)據(jù)傳輸、射孔等測(cè)井地面系統(tǒng)必備的各項(xiàng)功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明利用最新的軟件、電子、通訊、電源等技術(shù)，將測(cè)井作業(yè)中地面系統(tǒng)所必備的各項(xiàng)功能模塊集成到一個(gè)箱體內(nèi)部，形成一個(gè)高集成度、高性能的測(cè)井地面系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:高集成度地面系統(tǒng)由前端機(jī)總成、系統(tǒng)電源、深度系統(tǒng)、井下電源、擴(kuò)展卡模組、控制面板總成、散熱系統(tǒng)、EMI系統(tǒng)組成。該地面系統(tǒng)在作業(yè)時(shí)，與井下儀通過(guò)測(cè)井電纜連接，與上位機(jī)通過(guò)通訊線連接。
[0006]系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)電源將外部電源轉(zhuǎn)換為低壓工作電源。由于系統(tǒng)使用低壓工作電源大多用于精密測(cè)量、高速通信等，故需要對(duì)低壓工作電源進(jìn)行凈化處理，經(jīng)過(guò)凈化后的低壓電源再提供給各功能模塊使用，以保證系統(tǒng)的可靠性。
[0007]前端機(jī)總成由高性能處理器、IXD液晶顯示屏、功能按鈕、大容量存儲(chǔ)器、通訊管理、總線控制幾部分組成。高性能處理器運(yùn)行操作系統(tǒng)軟件和箱體功能管理軟件，并將內(nèi)部總線傳輸過(guò)來(lái)的各種功能信息數(shù)據(jù)在LCD液晶顯示屏上顯示；功能按鈕，可脫離上位機(jī)軟件對(duì)系統(tǒng)中功能模塊進(jìn)行控制、參數(shù)快捷設(shè)置等；通訊線與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，同時(shí)把數(shù)據(jù)存貯在自身的大容量存貯器中；內(nèi)部總線將深度系統(tǒng)、井下電源、擴(kuò)展卡等連接起來(lái)，按照既定的時(shí)序?qū)⒏髂K數(shù)據(jù)收集起來(lái)，然后傳送給高性能處理器進(jìn)行處理，同時(shí)也接收上位機(jī)的命令并分配給各指定節(jié)點(diǎn)。
[0008]深度系統(tǒng)由深度處理單元、模擬量處理單元、控制單元及存儲(chǔ)單元構(gòu)成。深度處理單元負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前深度、速度，并根據(jù)報(bào)警設(shè)置(如:井口報(bào)警、井底報(bào)警、超速報(bào)警、低速報(bào)警)，及時(shí)上報(bào)當(dāng)前深度單元的工作狀態(tài)，以便操作人員或上位機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)處理；模擬量處理單元負(fù)責(zé)系統(tǒng)張力信號(hào)(TEN)、自然電位信號(hào)(SP)、磁記號(hào)信號(hào)(MMD)及磁定位信號(hào)(CCL)的實(shí)時(shí)采集，張力單元根據(jù)報(bào)警設(shè)置(如:遇阻報(bào)警、遇卡報(bào)警)，及時(shí)上報(bào)當(dāng)前張力單元的工作狀態(tài)，以便操作人員或上位機(jī)軟件進(jìn)行相關(guān)處理；控制單元根據(jù)上位機(jī)軟件命令，對(duì)深度系統(tǒng)中的各通道增益、通道選擇等參數(shù)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)程序控制；存儲(chǔ)單元使用高可靠掉電存儲(chǔ)器件，將深度系統(tǒng)中重要的參數(shù)保存下來(lái)，掉電后重新上電仍保持最后一次操作參數(shù)。
[0009]井下電源為井下儀器提供工作電源。電源模塊從外部電源獲取能量，自帶過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)等功能，根據(jù)上位機(jī)軟件或者控制面板的命令變換出需要的頻率的電壓值，同時(shí)各種保護(hù)參數(shù)也可以通過(guò)命令進(jìn)行設(shè)置。電源模塊自帶的存儲(chǔ)單元將每次更改后的參數(shù)保存下來(lái)，掉電后重新上電仍保留最后一次操作參數(shù)。
[0010]擴(kuò)展卡模組可配置擴(kuò)展板卡I?N個(gè)(N < 32)，上電后擴(kuò)展卡通過(guò)內(nèi)部總線與前端機(jī)總成進(jìn)行數(shù)據(jù)交換:首先將當(dāng)前所在卡槽位置及其他自身信息上報(bào)給前端機(jī)總成，然后接收前端機(jī)總成配置命令完成初始化配置。完成配置后，擴(kuò)展卡與箱體內(nèi)部其他節(jié)點(diǎn)按照既定總線時(shí)序進(jìn)行工作。由于內(nèi)部總線協(xié)議可自動(dòng)識(shí)別到擴(kuò)展卡的位置，且總線協(xié)議與卡槽位置進(jìn)行關(guān)聯(lián)，故在擴(kuò)展卡模組中可以插入多個(gè)相同功能擴(kuò)展卡，利用總線協(xié)議對(duì)板卡的禁止、喚醒功能，可選擇相同功能板卡中的其中一個(gè)作為有效板卡使用。
[0011]整個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)采集板及電源可以按照軟件命令傳輸特定測(cè)試點(diǎn)的波形數(shù)據(jù)，并在上位機(jī)進(jìn)行顯示，以便調(diào)節(jié)參數(shù)、診斷或排除故障，從而替代獨(dú)立示波器面板。
[0012]作業(yè)過(guò)程中，操作人員通過(guò)控制面板總成上的開(kāi)關(guān)或上位機(jī)軟件命令來(lái)選擇所需要的纜芯分配模式、供電電壓/頻率等。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1-通訊線，2-前端機(jī)總成，3-內(nèi)部總線，4-低壓電源網(wǎng)絡(luò)，5-系統(tǒng)電源，6-井下電源，7-擴(kuò)展卡模組，8-深度系統(tǒng)，9-散熱系統(tǒng)，10-交流電源網(wǎng)絡(luò)，Il-EMI系統(tǒng)，12-控制面板總成，13-交流電源線，14-測(cè)井電纜線，15-深度系統(tǒng)信號(hào)線，16-功能線束。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)附圖所示，本發(fā)明中深度系統(tǒng)⑶、井下電源(6)、擴(kuò)展卡模組(7)與前端機(jī)總成(2)連接。深度系統(tǒng)(8)從內(nèi)部總線(3)上獲得指令，上傳數(shù)據(jù)包；井下電源(6)也通過(guò)內(nèi)部總線⑶獲得指令，上傳電源工作電壓、電流、頻率、波形、保護(hù)參數(shù)等信息，并通過(guò)控制面板總成(12)向測(cè)井電纜線(14)提供指定電壓/頻率/電流的電源；擴(kuò)展卡模組(7)從內(nèi)部總線(3)上獲得指令并上傳井下儀器數(shù)據(jù)，獲得井下儀器指令后經(jīng)過(guò)控制面板總成
(12)發(fā)送至測(cè)井電纜線(14)來(lái)控制井下儀器。
[0015]深度系統(tǒng)(8)從深度系統(tǒng)信號(hào)線(15)上獲取測(cè)量需要的各種信號(hào)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理、采集后，通過(guò)內(nèi)部總線(3)上傳至前端機(jī)總成(2)。
[0016]系統(tǒng)電源(5)將通過(guò)交流電源網(wǎng)絡(luò)(10)從控制面板總成(12)獲得交流電源，然后轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)中模塊工作所需低壓電源，經(jīng)過(guò)凈化后提供給系統(tǒng)中各模塊使用。
[0017]控制面板總成(12)實(shí)現(xiàn)纜芯分配、交流電源分配、采集井下儀器信號(hào)通道分配、井下儀器電源通斷和極性選擇等功能，通過(guò)測(cè)井電纜線(14)將井下儀器和地面系統(tǒng)連接起來(lái)。[0018]散熱系統(tǒng)(9)從交流電源網(wǎng)絡(luò)(10)上獲取交流電壓后開(kāi)始工作，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行散熱工作。
[0019]EMI系統(tǒng)(11)從交流電源線(13)上獲取系統(tǒng)工作交流電，然后進(jìn)行凈化處理后提供給控制面板總成(12)，由控制面板總成(12)進(jìn)行分配后提供給系統(tǒng)中各模塊使用。
[0020]當(dāng)系統(tǒng)某些信號(hào)需要監(jiān)測(cè)時(shí)，操作員通過(guò)主機(jī)的軟件發(fā)出命令，前端機(jī)總成(2)接收后轉(zhuǎn)發(fā)到指定的擴(kuò)展卡(7)或井下電源(6)，由這些設(shè)備將測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)波形傳輸?shù)角岸藱C(jī)總成(2)，最后通過(guò)通訊線(I)傳輸?shù)街鳈C(jī)的軟件進(jìn)行顯示，供操作員判斷信號(hào)是否滿足 要求。
【權(quán)利要求】
1.一種高集成度測(cè)井地面系統(tǒng)，由深度系統(tǒng)(8)、系統(tǒng)電源(5)、井下電源(6)、前端機(jī)總成⑵、擴(kuò)展卡模組(7)、控制面板總成(12)、散熱系統(tǒng)(9)、EMI系統(tǒng)(11)構(gòu)成，其特征在于:在一個(gè)空間連續(xù)的箱體內(nèi)，安裝了前端機(jī)總成(2)通過(guò)內(nèi)部總線(3)與深度系統(tǒng)(8)、井下電源出)、擴(kuò)展卡模組(7)連接，控制面板總成(12)與井下電源(6)、擴(kuò)展卡模組(7)通過(guò)功能線束(16)連接。
2.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:深度系統(tǒng)(8)、井下電源(6)、擴(kuò)展卡模組(7)均從前端機(jī)總成(2)獲得上傳數(shù)據(jù)通信指令后上傳模塊采集數(shù)據(jù)，獲得控制指令后執(zhí)行操作。
3.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:擴(kuò)展卡模組(7)內(nèi)可以I~N，其中N〈32個(gè)擴(kuò)展卡同時(shí)使用，擴(kuò)展卡可向前端機(jī)總成(2)自動(dòng)報(bào)告自身信息并完成自動(dòng)配置。
4.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:井下電源(6)可根據(jù)需要配置I~N，其中N〈8路電源輸出，配置的每個(gè)電源模塊可以用上位機(jī)軟件命令或控制面板總成(12)調(diào)節(jié)輸出電壓、頻率、電流、保護(hù)參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:控制面板總成(12)根據(jù)不同測(cè)井模式實(shí)現(xiàn)纜芯分配、井下儀器供電。
6.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:前端機(jī)總成(2)可以脫離上位機(jī)調(diào)整深度系統(tǒng)(8)、井下電源(6)、擴(kuò)展卡模組(7)的各項(xiàng)參數(shù)，并顯示在自己專(zhuān)用的顯示器上；也可在與上位機(jī)連接后，報(bào)告本箱體的所有配置信息和參數(shù)，上傳數(shù)據(jù)，下發(fā)命令。
7.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:各個(gè)采集板和電源模塊能夠按照要求，在不依賴(lài)其他外部硬件的前提下，自行采集電路板上關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)的波形，并傳輸給前端機(jī)或上位機(jī)顯示，用于參數(shù)調(diào)節(jié)或故障診斷。
8.如權(quán)利要求1中所述系統(tǒng)，其特征在于:前端機(jī)總成(2)自己帶有大容量掉電不丟失的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以把采集到的地面和井下數(shù)據(jù)一邊通過(guò)通訊線傳輸?shù)街鳈C(jī)，一邊實(shí)時(shí)記錄下來(lái)，以便完成測(cè)井作業(yè)后分析測(cè)井過(guò)程是否合乎技術(shù)規(guī)范的要求，并在電源發(fā)生故障時(shí)，保存以前測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)記錄完好。
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK203614091SQ201320272401
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】伍軍, 楊明, 吳軍章 申請(qǐng)人:北京華脈世紀(jì)石油科技有限公司