CN101100939B - 随钻测井深度跟踪装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种随钻测井深度跟踪装置，包括：电流/电压信号转换模块(2)、转轮模拟模块(3)、比较控制模块(4)、深度信号接口模块(5)和电源模块(6)。本发明的深度跟踪系统不需要在钻井绞车系统上加装深度传感器，并且也没有钢缆之类的机械传递，全部是电信号的传输和处理，因此避免了钢缆打滑问题，跟踪精确。另外，本发明的深度跟踪系统可以采用商用电子元件，因此成本低，维修供货迅捷快速。

Description

随钻测井深度跟踪装置
技术领域
本发明涉及一种用于钻井平台上的随钻测井深度的跟踪装置。
背景技术
目前，随钻测井的深度系统需要将深度传感器安装在钻井绞车的转动轴上，新型数字化海洋钻井平台HY-941采用全封闭的钻井绞车系统，没有位置安装深度传感器，目前的随钻测井深度传感器在这样的平台上不能采集深度信号。而且，目前的深度传感器由钢缆带着转轮转动，有时会出现钢缆打滑问题，引起深度错误。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够独立应用于钻井平台的随钻测井深度跟踪装置。
本发明的一种随钻测井深度跟踪装置包括：电流/电压信号转换模块、转轮模拟模块、比较控制模块、深度信号接口模块和电源模块；其中，
所述电流/电压信号转换模块用于将钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度电流信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给比较控制模块；
所述比较控制模块用于将电压信号与转轮模拟模块向该比较控制模块输出的模拟信号进行比较，并根据比较值对转轮模拟模块进行控制；
所述转轮模拟模块用于模拟一个转轮的转/停、正转/反转，并向所述比较控制模块输出转轮模拟信号，同时向深度信号接口模块输出转轮的转动信号；
所述深度信号接口模块用于将转轮的转动信号转换为随钻测井系统可以识别的深度信号；
所述电源模块用于向上述的各个模块供电；
其中，
所述比较控制模块包括：比较器和误差放大电路；比较器用于将电压信号与转轮模拟模块向该比较控制模块输出的模拟信号进行比较，所述比较器使转轮模拟信号和输入的高度信号近似相等，否则就控制转轮模拟模块的转轮按缩小差值的方向转动，并通过所述误差放大电路控制所述转轮模拟模块；
所述转轮模拟模块包括数模转换器、时钟芯片和计数器，时钟芯片用于向计数器输出可选的多个时钟；计数器用于计数的启动/停止、向上/向下，并将时钟信号和由所述比较器向该计数器输入的转轮转动的方向信号输出到所述深度信号接口模块；数模转换器用于将所述计数器的计数转换为模拟信号后输出到所述比较器；
所述深度信号接口模块包括：或门、驱动电路和模拟开关，或门用于对所述计数器的时钟信号进行或运算，并转换为相位相差90度的两路脉冲信号，相位中包含转轮正转/反转的信息；所述驱动电路用于根据该两路脉冲信号对模拟开关进行控制，并产生两路通/断信号的深度信号。
优选地，还包括无源信号隔离模块；该无源信号隔离模块用于将钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度信号转换成两路互相独立的信号，一路信号传输给平台系统的正常使用，另一路信号传输给所述电流/电压转换模块。
本发明的深度跟踪系统不需要在钻井绞车系统上加装深度传感器，并且也没有钢缆之类的机械传递，全部是电信号的传输和处理，因此避免了钢缆打滑问题，跟踪精确。另外，本发明的深度跟踪系统可以采用商用电子元件，因此成本低，维修供货迅捷快速。
附图说明
图1为本发明结构示意框图；
图2为本发明安装使用时的示意图。
具体实施方式
为了不用深度传感器进行探测，需要利用海洋石油钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度信号，该大钩高度信号是4-20mA的电流信号。因此，就需要设计一套装置，将该高度信号转变为随钻测井深度系统可以识别的速度信号。
下面，结合附图对本发明的随钻井深度跟踪装置进行详细说明。
如图1所示，本发明包括：无源信号隔离模块1、电流/电压信号转换模块2、转轮模拟模块3、比较控制模块4、深度信号接口模块5和电源模块6。
无源信号隔离模块1将海洋石油钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度4-20mA信号转换成两路互相独立的4-20mA高度信号，一路信号满足平台其它系统的正常使用，另一路信号传输至电流/电压转换模块2。无源信号隔离模块1可以采用4-20mA输入4-20mA输出一比一的隔离电路；
电流/电压转换模块2将无源信号隔离模块1传输过来的信号转为电压信号，并传输给比较控制模块4。通过电流/电压转换模块2将高度电流信号转换为电压信号。电流/电压信号转换模块2可以采用4-20mA输入0-5V输出的电流信号转电压信号电路；
比较控制模块4主要包括误差放大电路42和比较器41。比较控制模块4的比较器41将电流/电压转换模块2传输过来的电压信号与转轮模拟模块3的模拟输出信号进行比较，比较控制模块4的比较器41使转轮模拟信号和系统输入的高度信号近似相等，否则就控制转轮模拟模块3的转轮(下述)按缩小差值的方向转动。为了提高跟踪的精度和稳定性，引入误差放大电路42，保证将比较器41输出到转轮模拟模块3的跟踪信号精度控制在±2mV内，即转轮模拟信号和系统输入的高度信号之差保持在±2mV内。
由于钻井平台系统提供的是高度信号，而随钻测井深度系统可以识别的其实是速度信号。从高度转换为速度信号就需要微分运算，在微分运算过程中还需要保持信号的高精度。为此，本发明设计了一个转轮模拟模块，目的是模拟深度传感器探测钻井绞车的转动轴的转动产生的速度信号。转轮模拟模块3主要包括时钟芯片32、计数器33和数模转换器31，如图1所示，时钟芯片32提供可选的多个时钟，输出到计数器33，计数器33计数的启动/停止、向上/向下(up/down)由比较器41控制，类似一个转轮的转/停、正转/反转。转轮转动的方向和时间由比较器41控制，比较器41控制转轮朝向跟踪大钩高度的方向转动。计数器33的计数输出到数模转换器31，经过数模转换器31处理的模拟信号返回输出到比较器41，计数器33将时钟信号和由比较器41向计数器33输入的转轮转动的方向信号输出到深度信号接口模块5。
深度信号接口模块5将转动信号转换为随钻测井系统可以识别的深度速度信号。具体是：该深度接口模块5包括或门51、驱动电路52和模拟开关53，计数器33的时钟信号由或门51进行或运算，转换为相位相差90度的两路脉冲信号，相位中包含转轮正转/反转的信息。这两路脉冲信号通过驱动电路52控制模拟开关53产生两路通/断信号，随钻测井系统监测这两路信号的通/断状态，从而得到深度信号。
电源模块6用于向上述的各个模块供电。
在生产应用时，如图2所示，本跟踪系统的无源信号隔离模块1装在钻台7上，将大钩高度信号转换成两路互相独立的信号。其中一路信号经电缆接到设置在随钻测井工作室8的本发明跟踪装置10的电流/电压转换模块的输入端。本系统的输出信号接随钻测井原来接深度传感器信号的位置即可，即与随钻测井深度系统9的信号输入端相连。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种随钻测井深度跟踪装置，其特征在于，包括：电流/电压信号转换模块(2)、转轮模拟模块(3)、比较控制模块(4)、深度信号接口模块(5)和电源模块(6)；其中，
所述电流/电压信号转换模块(2)用于将钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度电流信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给比较控制模块(4)；
所述比较控制模块(4)用于将电压信号与转轮模拟模块(3)向该比较控制模块(4)输出的模拟信号进行比较，并根据比较值对转轮模拟模块(3)进行控制；
所述转轮模拟模块(3)用于模拟一个转轮的转/停、正转/反转，并向所述比较控制模块(4)输出转轮模拟信号，同时向深度信号接口模块(5)输出转轮的转动信号；
所述深度信号接口模块(5)用于将转轮的转动信号转换为随钻测井系统可以识别的深度信号；
所述电源模块(6)用于向上述的各个模块供电；
其中，
所述比较控制模块(4)包括：比较器(41)和误差放大电路(42)；比较器(41)用于将电压信号与转轮模拟模块(3)向该比较控制模块(4)输出的模拟信号进行比较，所述比较器(41)使转轮模拟信号和输入的高度信号近似相等，否则就控制转轮模拟模块(3)的转轮按缩小差值的方向转动，并通过所述误差放大电路(42)控制所述转轮模拟模块(3)；
所述转轮模拟模块(3)包括数模转换器(31)、时钟芯片(32)和计数器(33)，时钟芯片(32)用于向计数器(33)输出可选的多个时钟；计数器(33)用于计数的启动/停止、向上/向下，并将时钟信号和由所述比较器(41)向该计数器(33)输入的转轮转动的方向信号输出到所述深度信号接口模块(5)；数模转换器(31)用于将所述计数器(33)的计数转换为模拟信号后输出到所述比较器(41)；
所述深度信号接口模块(5)包括：或门(51)、驱动电路(52)和模拟开关(53)，或门(51)用于对所述计数器(33)的时钟信号进行或运算，并转换为相位相差90度的两路脉冲信号，相位中包含转轮正转/反转的信息；所述驱动电路(52)用于根据该两路脉冲信号对模拟开关(53)进行控制，并产生两路通/断信号的深度信号。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括无源信号隔离模块(1)；该无源信号隔离模块(1)用于将钻井平台的电子司钻系统输出的大钩高度信号转换成两路互相独立的信号，一路信号传输给平台系统的正常使用，另一路信号传输给所述电流/电压转换模块(2)。
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