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便携式生产测井地面系统设计方案

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测井解释 测井生产 生产测井 测井仪技术 测井仪
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便 携 式 生 产 测 井 地 面 系 统 设 计 方 案曾 杰3(中 国 石 化 集 团 江 汉 石 油 管 理 局 测 井 工 程 处 ,湖 北 潜 江 433123)[摘 要 ] 常 规 数 控 测 井 地 面 系 统 虽 然 功 能 强 ,但 是 结 构 复 杂 、 体 积 大 、 成 本 高 ,不 便 于 井 下 仪 的 配 接 。 江 汉 油 田 与 胜利 油 田 测 井 公 司 合 作 研 制 了 一 种 便 携 式 生 产 测 井 地 面 系 统 。 该 系 统 的 设 计 方 案 是 一 种 便 携 式 计 算 机 与 小 型 化 专 用 测井 面 板 组 成 的 便 携 式 生 产 测 井 地 面 系 统 ,它 能 够 使 大 型 数 控 测 井 系 统 小 型 化 ,具 有 结 构 简 单 、 可 靠 性 高 、 成 本 低 、 携 带运 输 方 便 的 特 点 。[关 键 词 ]   便 携 式 计 算 机 ;生 产 测 井 地 面 系 统 ;设 计 方 案 ;数 据 采 集 ;信 号 采 集 处 理[中 图 分 类 号 ]   [文 献 标 识 码 ]   A   [文 章 编 号 ]   1009 — 301X(2005) 02 — 0051 — (02)目 前 国 内 的 常 规 数 控 测 井 系 统 大 都 是 大 型 车 载 式机 柜 系 统 ,系 统 功 能 强 ,硬 件 配 置 齐 全 ,能 够 满 足 各 种 测井 作 业 的 需 要 ;但 是 它 的 体 积 庞 大 ,存 在 着 与 井 下 仪 配 接的 困 难 ,特 别 是 在 海 上 作 业 或 长 距 离 作 业 时 ,运 输 安 装 极为 不 便 ,影 响 了 它 的 推 广 使 用 。 随 着 计 算 机 技 术 和 电 子技 术 的 飞 速 发 展 ,电 子 设 备 功 能 越 来 越 强 大 、 体 积 越 来 越小 ,小 巧 灵 活 的 便 携 式 测 井 系 统 ,更 便 于 生 产 上 功 能 扩 展和 仪 器 挂 接 的 需 要 。 下 面 介 绍 一 种 以 笔 记 本 电 脑 与 小 型化 专 用 测 井 面 板 组 成 的 便 携 式 生 产 测 井 地 面 系 统 设 计方 案 。1 系 统 硬 件 设 计 方 案1. 1 系 统 硬 件 功 能根 据 井 下 仪 上 传 的 物 理 信 号 的 特 性 ,系 统 硬 件 必 须具 有 以 下 功 能 :(1)传 输 测 井 资 料 数 据 ,对 数 据 进 行 格 式 转 换 和 输 出 。(2)采 集 和 处 理 井 下 测 量 信 号 。(3)具 有 1 个 深 度 信 号 测 量 通 道 ,用 于 传 输 记 录 马 达和 光 码 深 度 信 号 。(4)具 有 测 量 信 号 通 道 ,能 根 据 不 同 类 型 的 测 量 信号 ,设 计 相 应 的 信 号 处 理 通 道 。 其 中 包 括 : (a) 4 个 通 用脉 冲 计 数 器 通 道 ,用 于 测 量 自 然 伽 玛 、 脉 冲 井 温 、 持 水 率计 、 流 量 计 、 压 力 计 、 多 臂 井 径 仪 等 以 脉 冲 信 号 方 式 传 输的 井 下 仪 信 号 ; (b) 8 个 模 拟 信 号 测 量 通 道 ,主 要 用 于 套管 接 箍 信 号 ,电 缆 记 号 ,指 重 计 、 模 拟 井 温 等 仪 器 信 号 的测 量 ; (c) 1 个 数 字 遥 测 信 号 通 道 ,可 用 于 以 曼 彻 斯 特 码等 数 字 形 式 传 输 的 下 井 仪 器 ,如 7 参 数 仪 ,C/ O 能 谱 测 井仪 等 ; (d) 2 个 数 模 转 换 输 出 通 道 ,可 用 于 控 制 射 孔 点 火 ,以 及 用 作 对 井 下 仪 器 进 行 控 制 操 作 的 信 号 源 。 这 样 在 功能 上 除 变 密 度 测 井 以 外 ,可 配 接 大 多 数 生 产 测 井 井 下 仪 。(5)测 井 曲 线 实 时 输 出 显 示 。1. 2 系 统 硬 件 组 成系 统 硬 件 主 要 由 以 下 部 分 组 成 : (1) 主 机 系 统 :它 由一 台 高 性 能 笔 记 本 电 脑 与 一 台 820 热 敏 绘 图 仪 组 成 。 笔记 本 电 脑 用 于 测 井 信 号 的 接 收 与 处 理 ,热 敏 绘 图 仪 用 于现 场 资 料 出 图 。 (2)信 号 实 时 采 集 系 统 :用 于 各 类 测 井 信号 的 采 集 与 控 制 ,以 及 显 示 等 。 由 单 片 机 、 A/ D、 D/ A、 计数 器 和 外 围 数 字 电 路 组 成 。 (3)信 号 调 理 电 路 :用 于 各 类测 井 信 号 的 调 理 ,以 便 进 行 采 集 处 理 。 由 线 性 电 路 和 数字 电 路 组 成 实 现 。 (4)直 流 供 电 电 源 :小 型 开 关 式 可 调 直流 电 源 ,用 于 井 下 仪 器 供 电 。 (5) 缆 芯 控 制 :用 于 现 场 缆芯 的 测 试 与 选 通 。 有 关 系 统 硬 件 处 理 见 图 1。图 1 系 统 硬 件 处 理 框 图1. 3 系 统 硬 件 电 路 设 计信 号 调 理 电 路 包 括 : (1) 深 度 信 号 调 理 模 块 ,完 成 深度 信 号 辨 向 功 能 ,经 整 形 后 送 信 号 实 时 采 集 系 统 的 计 数器 进 行 采 集 。 (2) 4 通 道 脉 冲 信 号 调 理 模 块 ,完 成 各 类 正负 脉 冲 信 号 的 滤 波 、 自 动 增 益 放 大 、 幅 度 鉴 别 与 整 形 等 功能 ,由 信 号 实 时 采 集 系 统 的 计 数 器 进 行 采 集 。 该 电 路 应能 适 应 + / - 50+ / - 15V 信 号 幅 度 变 化 ,用 于 配 接各 类 以 脉 冲 信 号 方 式 传 输 的 下 井 仪 。 (3) 通 用 模 拟 信 号调 理 模 块 ,完 成 套 管 接 箍 、 电 缆 记 号 、 指 重 计 信 号 的 滤 波 、放 大 等 功 能 ,由 信 号 实 时 采 集 系 统 的 A/ D 转 换 器 进 行 采集 。 (5)曼 彻 斯 特 码 信 号 调 理 模 块 ,完 成 双 极 性 脉 冲 型 曼彻 斯 特 码 信 号 的 整 形 与 恢 复 ,由 信 号 实 时 采 集 系 统 的 曼彻 斯 特 码 解 码 电 路 进 行 采 集 。信 号 采 集 与 传 输 电 路 :由 于 大 多 数 笔 记 本 电 脑 没 有 展 槽 ,不 能 随 便 用 市 场 上 商 品 化 采 集 板 卡 ,因 此 必 须 设 计 信 号 采 集 板 。 使 用 1 片 89 为 中 央 控制 器 ,以 时 间 或 深 度 事 件 驱 动 ,进 行 数 据 采 集 操 作 和 控 制操 作 。 上 述 采 集 过 程 经 测 试 需 要 120 右 ,因 此 系 统能 满 足 测 井 实 时 性 要 求 。 采 集 到 的 数 据 通 过 串 行 接 口 以57. 6 率 发 往 主 机 ,由 主 机 软 件 进 行 处 理 。 使 用 2片 82 时 计 数 器 ,完 成 深 度 信 号 (1 路 上 行 脉 冲 信 号和 1 路 下 行 脉 冲 信 号 )及 4 路 脉 冲 信 号 的 采 集 ,最 高 脉 冲信 号 频 率 为 11 片 8 通 道 12 位 A/ D 转 换 器 ,完 成8 个 模 拟 信 号 的 采 集 ,量 程 为 + / - 10V ,误 差 为 + / 石 油 职 工 大 学 学 报  2005 年 3 月       第 18 卷   第 2 期3 [收 稿 日 期 ] 2004 — 11 — 13[作 者 简 介 ] 曾 杰 (1971 — ) ,男 ,湖 北 仙 桃 人 ,1993 年 毕 业 于 江 汉 石 油 学 院 电 子 工 程 系 仪 器 专 业 ,现 为 江 汉 石 油 管 理 局 测 井 工 程 处 工 程 师 ,学士 。11 片 89 成 曼 斯 特 码 的 信 号 采 集 。 1 片89 成 深 度 、 速 度 等 状 态 显 示 驱 动 功 能 ,1 片 2 通道 D/ A 转 换 器 ,产 生 控 制 信 号 输 出 。 再 配 有 必 要 的 外 围电 路 ,一 个 由 多 成 的 实 时 采 集 系 统 便 实 现 了 数 控测 井 系 统 的 采 集 功 能 需 要 。1. 4 硬 件 结 构 设 计在 保 证 系 统 设 计 功 能 的 前 提 下 ,尽 可 能 采 用 以 软 件代 替 硬 件 的 技 术 ,大 幅 度 减 少 硬 件 设 备 ,使 用 体 积 小 、 重量 轻 的 开 关 电 源 ,电 路 采 用 模 块 化 小 板 结 构 、 低 功 耗 及 省 电 运 行 方 式 。 一 体 化 结 构 设 计 使 硬 件 结构 简 洁 明 快 ,使 用 维 护 简 便 可 靠 。这 样 的 系 统 硬 件 体 积 不 超 过 300 × 300 × 260(,重 量 在 15 内 ,一 个 人 就 可 以 很 方 便 地 携 带 和 操 作 。如 不 使 用 打 印 机 ,体 积 还 可 以 减 小 2/ 5 ,重 量 减 少 1/ 3。2 系 统 软 件 设 计 方 案2. 1 系 统 软 件 功 能系 统 软 件 的 主 要 功 能 : (1)能 够 运 行 于 作系 统 界 面 下 ,数 据 传 输 、 记 录 方 便 。 (2)具 有 集 成 操 作 控 制界 面 ,包 括 功 能 菜 单 、 人 机 编 辑 对 话 框 、 图 头 编 辑 、 服 务 表选 择 与 编 辑 、 中 英 文 输 入 、 联 机 帮 助 、 磁 盘 操 作 、 文 件 管 理 、各 种 测 井 处 理 子 进 程 调 度 等 功 能 。 (3) 实 时 测 井 功 能 ,主要 包 括 测 井 信 号 的 实 时 采 集 与 计 算 处 理 、 数 据 存 盘 、 曲 线绘 图 显 示 及 滚 屏 、 曲 线 打 印 出 图 等 功 能 。 (4) 资 料 回 放 功能 ,完 成 曲 线 测 后 编 辑 、 加 载 显 示 、 出 图 等 功 能 。 (5) 曲 线刻 度 功 能 ,完 成 曲 线 刻 度 参 数 的 编 辑 与 采 集 ,计 算 刻 度 因子 等 功 能 。 (6)具 有 格 式 转 换 程 序 ,用 于 现 场 资 料 到 解 释资 料 格 式 转 换 ,并 便 于 解 释 中 心 进 行 室 内 解 释 处 理 。2. 2 系 统 软 件 组 成软 件 设 计 采 用 模 块 化 设 计 思 想 ,主 要 由 以 下 3 部 分 组成 :(1)汉 字 处 理 程 序 :采 用 常 规 的 汉 字 处 理 程 序 ,由 32 点阵 汉 字 库 和 64 点 阵 汉 字 库 组 成 。 (2)数 据 处 理 程 序 。 (3)信 号 采 集 程 序 :信 号 采 集 过 程 由 前 端 单 片 机 完 成 ,汇 编 程序 编 写 。 定 时 器 或 深 度 计 数 器 产 生 采 集 事 件 ,其 中 时 间 事件 由 89 计 数 器 产 生 ,每 50 生 一 个 时 间 中 断 ;深度 事 件 由 82 置 ,当 达 到 某 一 深 度 间 隔 时 产 生 一 个 深度 事 件 ,触 发 采 集 。 当 一 组 数 据 采 集 完 成 后 由 中 断 服 务 程序 发 送 给 主 机 。 数 据 格 式 为 带 有 同 步 字 的 可 变 数 据 字 节长 度 的 帧 结 构 ,为 了 满 足 实 时 测 井 要 求 ,传 输 采 用 特 率 以 上 的 速 率 传 输 ,每 秒 发 送 20 帧 。 主 机 接 收程 序 由 高 级 语 言 编 写 并 嵌 入 操 作 程 序 之 中 ,这 样 可 方 便 数据 共 享 。 为 了 保 证 数 据 可 靠 接 收 ,主 机 程 序 中 开 辟 多 个 缓冲 区 ,由 指 针 进 行 循 环 操 作 。 中 断 服 务 程 序 完 成 同 步 字 判断 ,数 据 类 型 判 别 与 保 存 ,当 一 组 数 据 传 输 结 束 时 ,设 置 接收 完 成 标 志 并 改 变 缓 冲 区 指 针 。 由 于 主 机 任 务 繁 重 ,通 讯程 序 需 要 使 用 先 入 先 出 ( 能 来 缓 解 主 机 负 荷 。 有关 系 统 软 件 处 理 见 图 2。图 2 系 统 软 件 处 理 框 图3 应 用 效 果该 设 计 方 案 设 计 的 携 式 测 井 射 孔 系 统 ,由江 汉 油 田 和 胜 利 油 田 测 井 公 司 合 作 研 制 ,已 经 成 功 的 在现 场 投 入 使 用 。 2004 年 11 月 在 江 汉 油 田 蚌 1c 井 的 声 放磁 测 井 施 工 中 ,5 小 时 就 完 成 了 施 工 任 务 ,仪 器 一 次 成 功率 为 100 % ,曲 线 优 等 率 为 100 % ,先 后 完 成 了 广 5 - 16b、2 - 黄 36 - 20 多 口 井 的 生 产 任 务 。 实 践 证 明 ,该 系 统 结 构 简 单 ,运 行 稳 定 ,能 够 很 好 地 满 足 生 产 的 需要 ,基 本 可 满 足 各 种 生 产 测 井 ,克 服 了 常 规 数 控 测 井 地 面系 统 的 缺 点 。仪 器 小 型 化 是 今 后 的 发 展 方 向 ,随 着 下 井 仪 器 智 能化 程 度 的 提 高 ,地 面 系 统 硬 件 结 构 将 会 变 得 更 加 简 洁 ,设计 者 的 精 力 将 会 进 一 步 集 中 到 软 件 功 能 的 完 善 上 ;系 统的 性 能 并 不 会 因 硬 件 小 型 化 而 降 低 ,反 而 会 因 软 件 功 能的 扩 展 而 变 得 越 来 越 强 大 。[参 考 文 献 ][1]魏 庆 福 . 线 工 业 控 制 机 的 设 计 与 应 用 [ M] . 北京 :科 学 出 版 社 ,1991.[2]吴 金 戊 . 单 片 机 实 践 与 应 用 [ M]. 北 京 :学 苑 出 版 社 ,1993.[3]何 立 民 机 应 用 技 术 选 编 [ M]. 北 京 :北 京 航 空 航天 大 学 出 版 社 , S I N O 33123 , is to A of is of a a It 任 编 辑   宗 慧 荣 ]25   江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
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