专利名称：煤层含气量数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤层含气量测试中进行数据的自动采集系统。
背景技术：
煤层气是一种在煤层中自生自储的非常规天然气资源，评价其富集 程度的一个重要参数是含气量。有效地评估某地区的煤层气是否商业化 的前景，必须建立准确的含气量评价数据，这些含气量数据用于气藏模 拟和生产预测。为此，如何高效、准确地测算含气量数据，直接影响着 煤层气产业化发展的进程。因此，原地含气量数据自动测试技术及其实 验设备就显得格外重要。
目前，国内外煤层气含气量测定方法主要有直接法和间接法。直接 法的理论依据和实验证据是煤层气的体积在早期解吸过程中煤层气的 释放速度与时间的平方根成正比，早期煤心在井筒中提升过程所损失的 气体可以据此计算。总含气量则是早期煤心的损失气加上解吸气和残余 气量之和。间接法主要是要求作出煤心等温吸附曲线并对曲线进行分析， 还需了解储层压力和温度。 一般用于煤层气预探井现场原地含气量主要 采用直接法，这也是本试验设备研制的基础理论之所在。
国内煤层含气量现场测定实验装置主要由解吸罐、多个并列量管组 成的测量系统及含气量计算软件组成。因此现场煤心解吸测试实验过程 中，常规测试系统要求手动操作、肉眼观测、人工输入数据的工作方式， 导致测试结果容易出现人为读数误差、输入错误等状况，造成较大的人 为误差，且不能实时的进行测试数据的计算更新，同时常规测试系统至少需要两人操作才能完成，使得工作效率低下，难以适应日益蓬勃发展 的煤层气事业。因此，迫切需要研发一套既能高效、准确进行含气量测 试，又符合试验原理的全自动数据采集系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一套既能高效、准确进行含气量测试，又 符合试验原理的全自动含气量测试数据采集系统，克服现有含气量测试 设备工作效率低、人为实验误差大等缺点。
本煤层含气量数据采集系统是由计算机、数据采集控制系统、温度 传感器、压力传感器、高精度气体流量计、高速超声波仪、打印机组成。 本发明的特征是高速超声波仪接口与气体解吸系统连接，2个温度传感 器分别与气体解吸系统温控仪和大气温度计连接，同时与数据采集控制 系统连接，压力传感器与数据采集控制系统连接，高速超声波仪通过高 精度气体流量计与气体采集系统连接，同时与数据采集控制系统连接， 数据采集控制系统与计算机连接，计算机连接打印机。
该设备高速超声波仪接口直接连接气体解吸系统，2个温度传感器分 别传输气体解吸系统温控仪温度和大气温度，压力传感器传输大气压力 数据，通过高精度气体流量计的气体排出进入气体采集系统进行气体采 集。设备本身由数据采集控制系统进行数据采集，并传输至计算机进行 数据计算和打印机输出。
该设备温度测试范围为0 40。C,精度为士0.5。C;压力测试范围小于 0.6MPa,精度为士0.01 MPa;气体流量范围为0 50ml/min，精度为±0.1 。％; 工作电压为220V，功率为300W。该系统的技术参数完全依据煤层气现场 勘探的工作环境，测试范围而设计的，具有很好的实用性。
本实验设备特点主要体现在在现场含气量解吸过程中，对整个实验 过程数据可以实时自动保存并计算。这套系统实现了在煤层气现场实验的解吸过程中对气体的全自动测量，提高了实验的精确度和效率。 发明效果
把设计制作好后的实验设备车载运往煤层气勘探现场，并与快速解 吸系统、气体采集系统进行组装，根据不同地区所具有的不同地质特征 设定好试验的温压条件，开展勘探现场煤层气快速解吸实验，可以测定 和研究不同地区含气性特征、含气量分布规律和煤储层储气能力。
实验结果表明，该仪器装置能够顺利完成现场煤层气解吸工作，所 提供的实验数据准确可信，可以快捷方便地测定含气量，和常规含气量 解吸仪效率相比，不用人工记录、处理数据，大大提高了工作效率，准 确率得到提高。
图1煤层含气量数据采集系统结构图。
图2数据采集控制系统原理图。
图3计算机软件原理图。
具体实施方式
参阅图l。本煤层含气量数据采集系统是由计算机l、数据采集控制
系统2、温度传感器3、压力传感器4、高精度气体流量计5、高速超声 波仪6、打印机7组成。高速超声波仪6接口与气体解吸系统连接，2个 温度传感器3分别与气体解吸系统温控仪和大气温度计连接，同时与数 据采集控制系统2连接，压力传感器4与数据采集控制系统2连接，高 速超声波仪6通过高精度气体流量计5与气体采集系统连接，同时与数 据采集控制系统2连接，数据采集控制系统2与计算机1连接，计算机1 连接打印机7。
5数据采集控制系统主要由前端信号调理电路8、 ADC芯片9型号 ADS8364、 CPLD芯片10型号EPM3128A、 DSP芯片11型号TMS320F2812、 USB芯片12型号CY7C68013、 FIFO芯片13组成。系统原理13框图如图 2所示。系统主要完成的任务为DSP芯片ll接收计算机机通过USB芯 片12总线发送的命令，完成系统工作参数的设置，并通过模拟地址/数 据总线与CPLD芯片10进行通信，向CPLD芯片10发送控制命令；对外 部的多路模拟量输入进行信号调理，在CPLD芯片10控制下进行单通道 或多通道A/D转换，将采集到的数据存储在一片FIFO芯片13中；当FIFO 芯片13中存储的数据半满时，对DSP芯片11产生一个中断信号，DSP芯 片11收到此中断信号后，取出FIFO芯片13中的部分数据，进行前端数 字信号处理，将处理完毕的数据通过USB芯片12总线传给计算机；计算 机实现各种图形界面操作和后端信号处理，对所采集的信号进行分析。 系统可对输入的多路模拟信号进行同步采样，这就使得采集到的数据不 仅含有模拟信号的幅度特性，同时还保持不同模拟信号之间的相位差异； 采样频率可以预置，以适应不同速率的采样要求。
计算机软件主要实现与数据采集控制系统间的USB通信、向系统发 送控制命令以及接收系统传送过来的数据并进行存储、处理与显示。在 Win32系统中，各个设备被抽象为文件，应用程序通过文件操作API函数 实现与驱动程序中某个设备的通信。USB通信常用的API函数有； CreateFile () ， WriteFile () ， ReadFile()， DeviceloControl ()， CloseFile()等。在应用程序中，只需将上述函数添加到相应的功能模块 中便可完成应用程序对USB设备的打开、读、写等操作，从而实现两者的通信。采用LabVIEW语言实现USB通信及仪器界面，而对于后端的信 号处理算法则在VC环境下实现并生成动态链接库文件(*. dll)，方便 LabVIEW的调用。图3为计算机上层应用程序的流程图。
权利要求1. 一种煤层含气量数据采集系统，是由计算机、数据采集控制系统、温度传感器、压力传感器、高精度气体流量计、高速超声波仪、打印机组成；其特征在于高速超声波仪接口与气体解吸系统连接，2个温度传感器分别与气体解吸系统温控仪和大气温度计连接，同时与数据采集控制系统连接，压力传感器与数据采集控制系统连接，高速超声波仪通过高精度气体流量计与气体采集系统连接，同时与数据采集控制系统连接，数据采集控制系统与计算机连接，计算机连接打印机。
专利摘要本实用新型涉及一种煤层含气量数据采集系统，是由计算机、数据采集控制系统、温度传感器、压力传感器、高精度气体流量计、高速超声波仪、打印机组成；其特征在于高速超声波仪接口与气体解吸系统连接，2个温度传感器分别与气体解吸系统温控仪和大气温度计连接，同时与数据采集控制系统连接，压力传感器与数据采集控制系统连接，高速超声波仪通过高精度气体流量计与气体采集系统连接，同时与数据采集控制系统连接，数据采集控制系统与计算机连接，计算机连接打印机；实验过程数据实时自动保存和计算；本系统实现了在煤层气现场实验的解吸过程中对气体的全自动测量，提高了实验的精确度和效率。
文档编号G01N7/00GK201273875SQ20082012285
公开日2009年7月15日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者刘洪林, 李贵中, 王红岩 申请人:中国石油天然气股份有限公司