網絡傳輸成像測井地面系統的製作方法

2023-12-11 13:38:17 1

專利名稱：網絡傳輸成像測井地面系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測井地面系統，具體是指一種網絡傳輸成像測井地面系統，是一 種石油勘探和生產過程中對地層物理參數和油井技術參數進行自動測量之設備中的地面 控制系統，屬於石油勘探技術領域。
背景技術：
此種設備一般稱為測井系統，主要由井下儀器、拖帶儀器的電纜絞車及測井車、深 度測量系統、地面控制系統組成。做為整個測井系統的核心，地面控制系統要完成數據採 集、井下儀控制、系統供電控制、數據處理和解釋等諸多任務，其性能決定了測井作業的成 功率及測井資料的質量。現有的測井地面控制系統，如對比文件1中，專利號為200920021291的中國專利 文獻中公開了一種測井地面控制系統，包括測井主機、第一控制平臺、信道切換單元和電源 模塊；所述信道切換單元分別與第一控制平臺和電源模塊相連接，並通過所述第一控制平 臺連接測井主機；所述測井主機接收用戶輸入的操控指令，傳輸至第一控制平臺進行指令 解析，進而生成相應的控制信號輸出至信道切換單元，對信道切換單元中的信號傳輸通道 和電源傳輸通道進行選擇切換，以連通井下儀器與地面控制系統的信號傳輸通道，並為井 下儀器輸送電源；所述第一控制平臺通過信道切換單元採集井下儀器反饋的測量信號，進 而輸出至測井主機進行監控。該系統可靠性高，兼容性高，具有強大的數據處理能力和成像 測井功能，可保證測井工作的成功率和測井質量。目前的主打產品HH-2530測井地面系統，其結構複雜、數據傳輸率低，與國內同類 產品相比無太大技術優勢，而對比國外先進測井系統，欠缺掛接成像測井儀器的能力，數據 吞吐量低、資料處理和解釋能力弱，技術上存在代差。現測井服務市場競爭激烈，迫切需要 研製出一款新型測井地面控制系統。

發明內容
為解決上述現有技術中測井地面系統結構複雜、體系不合理、兼容性及可靠性差 的缺陷，本發明的目的在於提供一種模塊化、網絡化、結構簡單緊湊、兼容性擴展性強的網 絡傳輸成像測井地面系統。為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下—種測井地面控制系統，該系統包括主控模塊、接口模塊、電源模塊和輔助模塊， 其中、主控模塊、接口模塊、電源模塊通過控制總線，由網絡接口及備用的USB接口、串口連 接成一個整體，組成一個測井控制區域網；為了大大提高工作效率，能方便地進行快速切換，所述的主控模塊包括並列設置 的兩臺主機，一用於測井控制的第一主機，一用於資料處理的第二主機，所述的主控模塊在 測井開始時對系統中各接口模塊、電源模塊和輔助模塊進行初始化；所述的接口模塊對某支儀器或某類儀器組合進行數據採集、信道控制、井下狀態控制的智能節點，該接口模塊包括並列設置的530/580接口模塊、生產測井模塊、射孔取芯 模塊；所述的電源模塊包括交流電源模塊、直流電源模塊以及專用電源模塊，通過電源 總線給各接口模塊、主機模塊供電；所述的纜芯分配模塊將測井電纜切分為四路測井信道和一路備用通道，分別接入 不同的接口模塊；該纜芯分配模塊與七芯電纜、單芯電纜及地面測量電極連接；所述的接口模塊和電源模塊接收主控模塊的指令並執行相應操作，並報告自身工 作狀態；所述的輔助模塊包括設置在絞車內的用於採集深度信號、電纜張力、磁記號等輔 助信號的深度測量系統(SDDP)，所述的深度測量系統(SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP 模塊傳遞深度數據。所述的測井地面控制系統，進一步，為了大大提高了系統靈活性，所述的主控模塊 也能使用外掛主機(筆記本電腦)進行操作。所述的測井地面控制系統，所述的530/580接口模塊以PC104工業控制計算機為 核心，配置580網絡通訊數據機、530電纜通訊數據機、530聲波數位化模塊、模擬 信號採集板、纜芯通道切換板、側向用35Hz程控電源等功能單元，所述的測井地面控制系統，位於絞車內的深度測量系統(SDDP)通過網絡將井下 儀深度信息傳遞給第一主機，用以將測井數據轉換為以深度坐標為單元的記錄形式；主機 通過網絡對深度測量系統的工作參數及計算結果進行設置和修正。所述的測井地面控制系統，所述的接口模塊採用以PC104為核心的嵌入式計算機 平臺，PC104主板負責接收第一主機的命令，控制相應的數據採集板和通道切換板工作；所 述的接口模塊還包括580接口模塊、530接口模塊、哈裡伯頓(DIMP)接口模塊、射孔取芯模 塊、生產測井模塊、電極系測井模塊，以及其它廠家按此接口標準生產的特殊接口模塊。所述的測井地面控制系統，所述的數據採集板包括調製解調板、聲波信號處理板 和模擬信號處理板，將相應井下信號進行處理後轉換為數位訊號傳輸至PC104主板，由其 打包上傳第一主機。所述的測井地面控制系統，當採用哈裡伯頓(DIMP)接口模塊工作時，纜芯分配模 塊將電纜接至DIMP模塊，同時將網線接至安裝了 CLASS軟體的外掛筆記本電腦上，通過外 掛主機進行測井作業，DIMP負責DITS系列儀器的數據上傳、命令下發及相應供電通道切 換，DIMP通過GPIB接口獲取SDDP的深度信息。所述的測井地面控制系統，所述的各接口模塊獨立工作，工作時纜芯分配模塊將 測井電纜切至其要求的通道上，各接口模塊由於工作對象不同，配置不同的數據採集板、通 道切換板，但保持統一的對外接口。所述的測井地面控制系統，所述的直流電源模塊選用成品程控電源，帶有網絡接 口，由主機直接控制；所述的交流電源模塊因其輸出變壓器抽頭要求，以兩臺成品程控電源 與交流控制面板(ACCP)組成。所述的測井地面控制系統，所述的交流控制面板(ACCP)是以PC104為核心的嵌入 式計算機平臺，內置電量傳感器、信號處理板和升壓變壓器，通過網絡接收主機命令控制程 控電源的電壓、電流、頻率，並按要求的抽頭形式輸出；電量傳感器和信號處理板採集電源參數，轉換成數字量由PC104傳至主機，供安全監測。與現有產品相比，本發明的優點顯而易見技術先進、可靠性高、兼容性擴展性強， 有很強的數據處理能力和資料解釋能力，能最大限度地保證測井作業的成功及測井資料的質量。


圖1為本發明的整體結構示意圖；
具體實施例方式下面通過附圖加以實施例對本發明進行詳細描述。如圖1所示，為本發明的整體結構示意圖，一種測井地面控制系統，該系統包括主 控模塊、接口模塊、電源模塊和輔助模塊，其中、主控模塊、接口模塊、電源模塊通過控制總 線，由網絡接口及備用的USB接口、串口連接成一個整體，組成一個測井控制區域網 』為了 大大提高工作效率，能方便地進行快速切換，所述的主控模塊包括並列設置的兩臺主機，一 用於測井控制的第一主機，一用於資料處理的第二主機，所述的主控模塊在測井開始時對 系統中各接口模塊、電源模塊和輔助模塊進行初始化；所述的接口模塊對某支儀器或某類 儀器組合進行數據採集、信道控制、井下狀態控制的智能節點，該接口模塊包括並列設置的 530/580接口模塊、生產測井模塊、射孔取芯模塊；所述的電源模塊包括交流電源模塊、直 流電源模塊以及專用電源模塊，通過電源總線給各接口模塊、主機模塊供電；所述的纜芯分 配模塊將測井電纜切分為四路測井信道和一路備用通道，分別接入不同的接口模塊；該纜 芯分配模塊與地面電極中的七芯或單芯連接；所述的接口模塊和電源模塊接收主控模塊的 指令並執行相應操作，並報告自身工作狀態；所述的輔助模塊包括設置在絞車內的用於採 集深度信號、電纜張力、磁記號等輔助信號的深度測量系統(SDDP)，所述的深度測量系統 (SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP模塊傳遞深度數據。進一步，為了大大提高了系統靈活 性，所述的主控模塊也能使用外掛主機(筆記本電腦)進行操作。所述的530/580接口模 塊以PC104工業控制計算機為核心，配置580網絡通訊數據機、530電纜通訊調製解調 器、530聲波數位化模塊、模擬信號採集板、纜芯通道切換板、側向用35Hz程控電源等功能 單元，位於絞車內的深度測量系統(SDDP)通過網絡將井下儀深度信息傳遞給第一主機，用 以將測井數據轉換為以深度坐標為單元的記錄形式；主機通過網絡對深度測量系統的工作 參數及計算結果進行設置和修正。所述的接口模塊採用以PC104為核心的嵌入式計算機平 臺，PC104主板負責接收第一主機的命令，控制相應的數據採集板和通道切換板工作；所述 的接口模塊還包括580接口模塊、530接口模塊、哈裡伯頓(DIMP)接口模塊、射孔取芯模塊、 生產測井模塊、電極系測井模塊，以及其它廠家按此接口標準生產的特殊接口模塊。所述的 數據採集板包括調製解調板、聲波信號處理板和模擬信號處理板，將相應井下信號進行處 理後轉換為數位訊號傳輸至PC104主板，由其打包上傳第一主機。當採用哈裡伯頓(DIMP) 接口模塊工作時，纜芯分配模塊將電纜接至DIMP模塊，同時將網線接至安裝了 CLASS軟體 的外掛筆記本電腦上，通過外掛主機進行測井作業，DIMP負責DITS系列儀器的數據上傳、 命令下發及相應供電通道切換，DIMP通過GPIB接口獲取SDDP的深度信息。所述的各接口 模塊獨立工作，工作時纜芯分配模塊將測井電纜切至其要求的通道上，各接口模塊由於工
6作對象不同，配置不同的數據採集板、通道切換板，但保持統一的對外接口。所述的直流電 源模塊選用成品程控電源，帶有網絡接口，由主機直接控制；所述的交流電源模塊因其輸出 變壓器抽頭要求，以兩臺成品程控電源與交流控制面板(ACCP)組成。所述的交流控制面板 (ACCP)是以PC104為核心的嵌入式計算機平臺，內置電量傳感器、信號處理板和升壓變壓 器，通過網絡接收主機命令控制程控電源的電壓、電流、頻率，並按要求的抽頭形式輸出；電 量傳感器和信號處理板採集電源參數，轉換成數字量由PC104傳至主機，供安全監測。下面介紹本發明的結構和工作過程見附圖，測井地面控制系統從功能劃分上可 分為主控模塊、接口模塊、電源模塊和輔助模塊四類。主控模塊由兩臺測井主機及可選配的 外掛主機組成，是整個系統的中央處理器，是測井軟體和資料處理、解釋軟體的運行平臺， 由於是通過標準的網絡接口與系統其它部分連接，只要具有網絡通訊功能、滿足軟體運行 要求的計算機均可勝任，這就避免了以前系統由於功能劃分不合理，對計算機硬體有過高 要求(如需ISA或PCI總線、中斷響應時間需小於多少、需特殊接口等)而帶來的問題，其選 擇的靈活性大大增加。它在測井開始時對系統中各接口模塊、電源模塊和輔助模塊進行初 始化(包括軟體下載、參數設置、系統診斷等)；在測井過程中完成各模塊上傳數據的計算、 轉換、處理，並對數據輸出結果進行顯示、繪圖、記錄和管理，並根據操作指令或控制流程要 求向各模塊及井下儀器發送儀器配置、供電、刻度、推靠等操控指令；在測後對原始數據進 行編輯、重新處理，對已測得的資料進行合併、拼接、匯總及現場快速解釋。主控模塊實行冗 餘配置，當一臺主機發生故障時，另一臺主機能迅速切換到工作狀態，替代原主機完成測井 工作。接口模塊定義為對某支儀器或某類儀器組合進行數據採集、信道控制、井下狀態 控制的智能節點。以530/580接口模塊為例，它以PC104工業控制計算機為核心，配置580 網絡通訊數據機、530電纜通訊數據機、530聲波數位化模塊、模擬信號採集板、纜 芯通道切換板、側向用35Hz程控電源等功能單元，為530系列儀器和580系列儀器提供數 據上傳、電源供電及命令下發信道，通過網絡上傳採集到的儀器數據並通過供電、下發指令 對井下儀器進行控制，以完成530/580系列儀器的測井作業。系統運行時，首先纜芯分配模 塊將電纜接至530/580接口模塊，主機通過網絡將此次作業的運行軟體下載到PC104中，待 其運行後，根據主機下發的操作指令進行有關儀器的參數配置、供電通道切換、向井下發送 命令等工作。如需連接哈裡伯頓測井儀器進行作業，則纜芯分配模塊將電纜接至DIMP模塊，同 時將網線接至安裝了 CLASS軟體的外掛筆記本電腦上，通過外掛主機進行測井作業，DIMP 負責DITS系列儀器的數據上傳、命令下發及相應供電通道切換。DIMP通過GPIB接口獲取 SDDP的深度信息。其它如射孔取芯模塊、生產測井模塊、電極系模塊等接口模塊，分別對應相應的測 井作業，同時除網絡接口外，系統保留USB接口、串行口等連接方式，以方便原有型號模塊 與主機的連接。深度測量模塊(SDDP)負責採集測井數據中的特殊數據深度信號，及電纜張力、 磁記號等輔助信號。SDDP設置在絞車操作面板內，是以PC104為核心的嵌入式計算機系統， 內置脈衝處理板、模擬信號採集板、GPIB通訊板，接收深度編碼輪傳來的深度脈衝信號，張 力計的張力信號、磁檢測器的信號，經處理和計算，得到儀器深度數據和張力、磁記號數據，通過網線與主機通訊，將這些數據傳送到主機，主機將這些深度數據與測井數據融合，最終 形成以深度為坐標的記錄數據。它也接收來自主機的命令，對深度系統運行參數進行設置、 修改，並對深度數據進行校正。SDDP保留有GPIB接口，以向DIMP模塊傳遞深度數據。電源模塊定義為井下儀器所需的主供電電源、推靠電源、大功率直流電源，並總結 了大多數常用變壓器抽頭形式，以電源總線方式定義下來，並按此標準規劃為交流電源模 塊和直流電源模塊，小於100W的特種儀器電源(如35Hz電源)劃分到其相應接口模塊的 配置中，大功率特種電源(如核磁所用BOOST電源)採用輔助機櫃或外掛方式解決。直流電源模塊選用IKW成品程控電源，通過網絡接口進行控制。交流電源模塊由 兩臺程控電源和一臺交流控制面板(ACCP)組成，ACCP是以PC104為核心的嵌入式計算機 系統，通過網絡接收主機命令，以電壓控制方式對兩臺交流電源進行控制，並通過電壓、電 流傳感器採集輸出電壓、電流，上傳主機供安全監測。ACCP面板以升壓變壓器實現要求的輸 出抽頭形式。儀器供電操作時，主機首先通知相應接口模塊，進行供電通道的切換操作，待接口 模塊返回正確狀態時，主機向電源模塊下發電源起動信號，電源模塊以程序規定好的電壓、 電流上升率及上升時間，發出控制指令，使電源按控制要求供到井下儀器上。電源模塊能通 過供電過程反饋的電壓、電流參數自動計算電纜上的電壓、電流損耗並提供補償，以保持井 下端頭電壓或電流滿足使用要求。輔助模塊是指系統其它組成模塊，包括纜芯分配模塊、繪圖儀、網絡交換機、顯控 臺、UPS電源等，用以配合上述三種模塊工作。纜芯分配模塊用於將電纜信道切換至不同接口模塊，僅使用機械開關實現，保證 不同信道間的隔離，使不同接口模塊不至相互幹擾。它使系統可同時配接五種不同接口模 塊，相對於一般用戶而言功能已經足夠。而且接口模塊可根據用戶的不同要求選配，搭建有 不同工作側重點的地面系統，真正實現靈活配置。繪圖儀用於繪製測井曲線圖或各種成果圖。由於通過網絡與主機連接，能方便地 接收來自多臺主機的指令，響應其列印請求，在列印測井曲線圖的同時，還能響應另一臺主 機，進行資料處理、成果圖等的出圖。網絡交換機選用工業乙太網交換機，體積小、隱藏式安裝，不佔用機櫃面板空間。 具有可靠性高、走線方便等優點。UPS電源用於在車載電源故障時為系統緊急供電，以完成儀器收攏、測井中止等一 系列規範操作，保證已進行的作業的資料完整性。在車載電源正常工作時可允當電源濾波 器的功能。顯控臺用於安裝系統的顯示器、鍵盤、滑鼠等人機界面設備，為減速少系統外接 線，可選用無線鍵盤和滑鼠。本測井地面系統是一個多機多任務實時測井服務系統，由多個軟體系統支持以完 成系統各項功能。工作於測井主機中的是測井操作平臺軟體系統，採用WINDOWS XP系統， 先進的資料庫技術，實現測井過程管理、數據處理、數據記錄、資料綜合處理等功能；工作於 接口模塊、電源模塊中的是採集控制系統軟體，採用WIN CE系統，用於完成對各自所屬儀器 及儀器組合進行數據採集、數據預處理、實時控制等工作。
以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解， 在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落 入本發明的保護範圍之內。
權利要求
一種測井地面控制系統，其特徵在於，該系統包括主控模塊、接口模塊、電源模塊和輔助模塊，其中、主控模塊、接口模塊、電源模塊通過控制總線，由網絡接口及備用的USB接口、串口連接成一個整體，組成一個測井控制區域網；為了大大提高工作效率，能方便地進行快速切換，所述的主控模塊包括並列設置的兩臺主機，一用於測井控制的第一主機，一用於資料處理的第二主機，所述的主控模塊在測井開始時對系統中各接口模塊、電源模塊和輔助模塊進行初始化；所述的接口模塊對某支儀器或某類儀器組合進行數據採集、信道控制、井下狀態控制的智能節點，該接口模塊包括並列設置的530/580接口模塊、生產測井模塊、射孔取芯模塊；所述的電源模塊包括交流電源模塊、直流電源模塊以及專用電源模塊，通過電源總線給各接口模塊、主機模塊供電；所述的纜芯分配模塊將測井電纜切分為四路測井信道和一路備用通道，分別接入不同的接口模塊；該纜芯分配模塊與七芯電纜、單芯電纜及地面測量電極連接；所述的接口模塊和電源模塊接收主控模塊的指令並執行相應操作，並報告自身工作狀態；所述的輔助模塊包括設置在絞車內的用於採集深度信號、電纜張力、磁記號等輔助信號的深度測量系統(SDDP)，所述的深度測量系統(SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP模塊傳遞深度數據。
2.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，進一步，為了大大提高了系 統靈活性，所述的主控模塊也能使用外掛主機或筆記本電腦進行操作。
3.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的530/580接口模塊 以PC104工業控制計算機為核心，配置580網絡通訊數據機、530電纜通訊數據機、 530聲波數位化模塊、模擬信號採集板、纜芯通道切換板、側向用35Hz程控電源等功能單兀。
4.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，位於絞車內的深度測量系 統(SDDP)通過網絡將井下儀深度信息傳遞給第一主機，用以將測井數據轉換為以深度坐 標為單元的記錄形式；主機通過網絡對深度測量系統的工作參數及計算結果進行設置和修 正。
5.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的接口模塊採用以 PC104為核心的嵌入式計算機平臺，PC104主板負責接收第一主機的命令，控制相應的數據 採集板和通道切換板工作；所述的接口模塊還包括580接口模塊、530接口模塊、哈裡伯頓 (DIMP)接口模塊、射孔取芯模塊、生產測井模塊、電極系測井模塊。
6.根據權利要求5所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的數據採集板包括調 制解調板、聲波信號處理板和模擬信號處理板，將相應井下信號進行處理後轉換為數字信 號傳輸至PC104主板，由其打包上傳第一主機。
7.根據權利要求5所述的測井地面控制系統，其特徵在於，當採用哈裡伯頓(DIMP)接 口模塊工作時，纜芯分配模塊將電纜接至DIMP模塊，同時將網線接至安裝了 CLASS軟體的 外掛筆記本電腦上，通過外掛主機進行測井作業，哈裡伯頓(DIMP)接口模塊負責DITS系列 儀器的數據上傳、命令下發及相應供電通道切換，DIMP通過GPIB接口獲取SDDP的深度信息。
8.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的各接口模塊獨立工 作，工作時纜芯分配模塊將測井電纜切至其要求的通道上，各接口模塊由於工作對象不同， 配置不同的數據採集板、通道切換板，但保持統一的對外接口。
9.根據權利要求1所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的直流電源模塊選用 成品程控電源，帶有網絡接口，由主機直接控制；所述的交流電源模塊因其輸出變壓器抽頭 要求，以兩臺成品程控電源與交流控制面板(ACCP)組成。
10.根據權利要求9所述的測井地面控制系統，其特徵在於，所述的交流控制面板 (ACCP)是以PC104為核心的嵌入式計算機平臺，內置電量傳感器、信號處理板和升壓變壓 器，通過網絡接收主機命令控制程控電源的電壓、電流、頻率，並按要求的抽頭形式輸出；電 量傳感器和信號處理板採集電源參數，轉換成數字量由PC104傳至主機，供安全監測。
全文摘要
一種測井地面控制系統，該系統包括主控模塊、接口模塊、電源模塊和輔助模塊，其中、主控模塊、接口模塊、電源模塊通過控制總線，由網絡接口及備用的USB接口、串口連接成一個整體，組成一個測井控制區域網；本系統具有技術先進、可靠性高、兼容性擴展性強的特點，有很強的數據處理能力和資料解釋能力，能最大限度地保證測井作業的成功及測井資料的質量。
文檔編號H04L12/28GK101881959SQ20101020193
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月10日 優先權日2010年6月10日
發明者何明, 劉金柱, 李英波 申請人:北京環鼎科技有限責任公司