高集成度测井地面系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种石油测井地面系统，由深度系统(8)、井下电源(6)、前端机总成(2)、控制面板总成(12)、扩展卡模组(7)、系统电源(5)、散热系统(9)、EMI系统(11)组成。该测井地面系统通过测井电缆将井下仪器和地面系统连接起来，具有深度数据采集、井下仪器供电、缆芯切换、信号处理、井下仪数据采集、数据传输等功能，内部总线采集到的数据可以在自己专有的显示器进行显示，同时也通过通讯线将数据上传到上位机软件，由上位机进行处理。通过改变控制面板总成上开关的不同配置，选择所需要的缆芯分配模式、供电电压/频率等，来完成各种测井、射孔、取芯等不同的作业。
【专利说明】高集成度测井地面系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油测井仪器领域，可用于勘探测井、生产测井、成像测井、随钻测井、水平井测井、射孔、取芯、试井、仪器维修、教学等过程。
【背景技术】
[0002]常规的测井地面系统由采集箱体、电源箱体、缆芯控制箱体、示波器面板等多个箱体构成。测井作业时，采集箱体主要负责采集井下仪器数据、深度数据、辅助变量(如张力、自然电位等)；电源箱体负责对井下仪器供电；缆芯控制箱体负责连通测井电缆与采集箱体、电源箱体，实现不同系列仪器的信号和电源分配；示波器面板在设备发生故障时维修人员使用。这样的测井地面系统需要配置的箱体繁多，在测井车中占用较大的空间，运输、制造成本较高。因此，本公司研制了高集成度测井地面系统，它对多个箱体进行优化设计，合并功能模块，大幅度缩小体积，降低使用和维护成本。
[0003]高集成度测井地面系统的特点是在一个机箱内，集成井下信号处理、数据采集、仪器供电、缆芯切换、数据传输、射孔等测井地面系统必备的各项功能。
【发明内容】
[0004]本发明利用最新的软件、电子、通讯、电源等技术，将测井作业中地面系统所必备的各项功能模块集成到一个箱体内部，形成一个高集成度、高性能的测井地面系统。
[0005]本发明的技术方案:高集成度地面系统由前端机总成、系统电源、深度系统、井下电源、扩展卡模组、控制面板总成、散热系统、EMI系统组成。该地面系统在作业时，与井下仪通过测井电缆连接，与上位机通过通讯线连接。
[0006]系统上电后，系统电源将外部电源转换为低压工作电源。由于系统使用低压工作电源大多用于精密测量、高速通信等，故需要对低压工作电源进行净化处理，经过净化后的低压电源再提供给各功能模块使用，以保证系统的可靠性。
[0007]前端机总成由高性能处理器、IXD液晶显示屏、功能按钮、大容量存储器、通讯管理、总线控制几部分组成。高性能处理器运行操作系统软件和箱体功能管理软件，并将内部总线传输过来的各种功能信息数据在LCD液晶显示屏上显示；功能按钮，可脱离上位机软件对系统中功能模块进行控制、参数快捷设置等；通讯线与主机进行数据通信，同时把数据存贮在自身的大容量存贮器中；内部总线将深度系统、井下电源、扩展卡等连接起来，按照既定的时序将各模块数据收集起来，然后传送给高性能处理器进行处理，同时也接收上位机的命令并分配给各指定节点。
[0008]深度系统由深度处理单元、模拟量处理单元、控制单元及存储单元构成。深度处理单元负责实时计算当前深度、速度，并根据报警设置(如:井口报警、井底报警、超速报警、低速报警)，及时上报当前深度单元的工作状态，以便操作人员或上位机软件进行相关处理；模拟量处理单元负责系统张力信号(TEN)、自然电位信号(SP)、磁记号信号(MMD)及磁定位信号(CCL)的实时采集，张力单元根据报警设置(如:遇阻报警、遇卡报警)，及时上报当前张力单元的工作状态，以便操作人员或上位机软件进行相关处理；控制单元根据上位机软件命令，对深度系统中的各通道增益、通道选择等参数进行操作，实现程序控制；存储单元使用高可靠掉电存储器件，将深度系统中重要的参数保存下来，掉电后重新上电仍保持最后一次操作参数。
[0009]井下电源为井下仪器提供工作电源。电源模块从外部电源获取能量，自带过压、过流保护等功能，根据上位机软件或者控制面板的命令变换出需要的频率的电压值，同时各种保护参数也可以通过命令进行设置。电源模块自带的存储单元将每次更改后的参数保存下来，掉电后重新上电仍保留最后一次操作参数。
[0010]扩展卡模组可配置扩展板卡I?N个(N < 32)，上电后扩展卡通过内部总线与前端机总成进行数据交换:首先将当前所在卡槽位置及其他自身信息上报给前端机总成，然后接收前端机总成配置命令完成初始化配置。完成配置后，扩展卡与箱体内部其他节点按照既定总线时序进行工作。由于内部总线协议可自动识别到扩展卡的位置，且总线协议与卡槽位置进行关联，故在扩展卡模组中可以插入多个相同功能扩展卡，利用总线协议对板卡的禁止、唤醒功能，可选择相同功能板卡中的其中一个作为有效板卡使用。
[0011]整个系统中的各个采集板及电源可以按照软件命令传输特定测试点的波形数据，并在上位机进行显示，以便调节参数、诊断或排除故障，从而替代独立示波器面板。
[0012]作业过程中，操作人员通过控制面板总成上的开关或上位机软件命令来选择所需要的缆芯分配模式、供电电压/频率等。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图为本发明的结构示意图；附图标号说明:1-通讯线，2-前端机总成，3-内部总线，4-低压电源网络，5-系统电源，6-井下电源，7-扩展卡模组，8-深度系统，9-散热系统，10-交流电源网络，Il-EMI系统，12-控制面板总成，13-交流电源线，14-测井电缆线，15-深度系统信号线，16-功能线束。
【具体实施方式】
[0014]参见附图所示，本发明中深度系统⑶、井下电源(6)、扩展卡模组(7)与前端机总成(2)连接。深度系统(8)从内部总线(3)上获得指令，上传数据包；井下电源(6)也通过内部总线⑶获得指令，上传电源工作电压、电流、频率、波形、保护参数等信息，并通过控制面板总成(12)向测井电缆线(14)提供指定电压/频率/电流的电源；扩展卡模组(7)从内部总线(3)上获得指令并上传井下仪器数据，获得井下仪器指令后经过控制面板总成
(12)发送至测井电缆线(14)来控制井下仪器。
[0015]深度系统(8)从深度系统信号线(15)上获取测量需要的各种信号，经过内部处理、采集后，通过内部总线(3)上传至前端机总成(2)。
[0016]系统电源(5)将通过交流电源网络(10)从控制面板总成(12)获得交流电源，然后转化为系统中模块工作所需低压电源，经过净化后提供给系统中各模块使用。
[0017]控制面板总成(12)实现缆芯分配、交流电源分配、采集井下仪器信号通道分配、井下仪器电源通断和极性选择等功能，通过测井电缆线(14)将井下仪器和地面系统连接起来。[0018]散热系统(9)从交流电源网络(10)上获取交流电压后开始工作，对整个系统进行散热工作。
[0019]EMI系统(11)从交流电源线(13)上获取系统工作交流电，然后进行净化处理后提供给控制面板总成(12)，由控制面板总成(12)进行分配后提供给系统中各模块使用。
[0020]当系统某些信号需要监测时，操作员通过主机的软件发出命令，前端机总成(2)接收后转发到指定的扩展卡(7)或井下电源(6)，由这些设备将测试点的数据波形传输到前端机总成(2)，最后通过通讯线(I)传输到主机的软件进行显示，供操作员判断信号是否满足 要求。
【权利要求】
1.一种高集成度测井地面系统，由深度系统(8)、系统电源(5)、井下电源(6)、前端机总成⑵、扩展卡模组(7)、控制面板总成(12)、散热系统(9)、EMI系统(11)构成，其特征在于:在一个空间连续的箱体内，安装了前端机总成(2)通过内部总线(3)与深度系统(8)、井下电源出)、扩展卡模组(7)连接，控制面板总成(12)与井下电源(6)、扩展卡模组(7)通过功能线束(16)连接。
2.如权利要求1中所述系统，其特征在于:深度系统(8)、井下电源(6)、扩展卡模组(7)均从前端机总成(2)获得上传数据通信指令后上传模块采集数据，获得控制指令后执行操作。
3.如权利要求1中所述系统，其特征在于:扩展卡模组(7)内可以I~N，其中N〈32个扩展卡同时使用，扩展卡可向前端机总成(2)自动报告自身信息并完成自动配置。
4.如权利要求1中所述系统，其特征在于:井下电源(6)可根据需要配置I~N，其中N〈8路电源输出，配置的每个电源模块可以用上位机软件命令或控制面板总成(12)调节输出电压、频率、电流、保护参数。
5.如权利要求1中所述系统，其特征在于:控制面板总成(12)根据不同测井模式实现缆芯分配、井下仪器供电。
6.如权利要求1中所述系统，其特征在于:前端机总成(2)可以脱离上位机调整深度系统(8)、井下电源(6)、扩展卡模组(7)的各项参数，并显示在自己专用的显示器上；也可在与上位机连接后，报告本箱体的所有配置信息和参数，上传数据，下发命令。
7.如权利要求1中所述系统，其特征在于:各个采集板和电源模块能够按照要求，在不依赖其他外部硬件的前提下，自行采集电路板上关键测试点的波形，并传输给前端机或上位机显示，用于参数调节或故障诊断。
8.如权利要求1中所述系统，其特征在于:前端机总成(2)自己带有大容量掉电不丢失的数据存储器，可以把采集到的地面和井下数据一边通过通讯线传输到主机，一边实时记录下来，以便完成测井作业后分析测井过程是否合乎技术规范的要求，并在电源发生故障时，保存以前测井数据记录完好。
【文档编号】E21B49/00GK203614091SQ201320272401
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年5月20日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】伍军, 杨明, 吴军章 申请人:北京华脉世纪石油科技有限公司