CN102979515B - 一种存储式测井系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于勘探测量领域，具体为一种存储式测井系统，它包括地面系统和井下仪，井下仪内置测井系统，所述测井系统包括均与主控模块联接的存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块，方位信号采集模块与方位传感器联接，井径信号采集模块与井径传感器联接，电源通过电源管理模块分别为主控模块、存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块供电。本发明突破了常规电缆传输测井数据的思维，采用存储式仪器解决困难条件下的测井问题。
Description
技术领域
本发明属于勘探测量领域，具体为一种存储式测井系统。
背景技术
目前石油测井大多数井下仪器测量方式是通过传感器将非电的信号转变为电信号，经过处理后由电缆上传至地面解码，供地面技术人员解释。采用有线方式传输数据，存在电缆笨重、易损坏、易受电磁干扰、信号传输远等问题的影响。特别是在大斜度井，高压力的井中，无法将测井仪器下到井底。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种存储式测井系统，它突破了常规电缆传输测井数据的思维，采用存储式仪器解决困难条件下的测井问题。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种存储式测井系统，包括地面系统和井下仪，井下仪内置测井系统，所述测井系统包括均与主控模块联接的存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块，方位信号采集模块与方位传感器联接，井径信号采集模块与井径传感器联接，电源通过电源管理模块分别为主控模块、存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块供电。
而且，所述主控模块与存储器通过SPI接口方式通信。
而且，所述主控模块包括微控制器，该微控制器分别联接晶振电路、实时时钟芯片、复位电路、AD转换芯片、JTAG电路和SPI接口电路，AD转换芯片联接方位信号采集模块和井径信号采集模块，微控制器联接网络接口电路。
而且，所述微控制器是ARM7。。
而且，所述网络接口电路包括通过匹配电阻联接的网络收发芯片和网络变压器，匹配电阻联接滤波电容，网络收发芯片联接主控模块。
而且，所述井径信号采集模块包括分别与多路器联接的过压保护器、电流源芯片和低通滤波器，低通滤波器经过分压器与稳压器联接，过压保护器联接电位计，多路器与主控模块联接。
而且，所述电源管理模块包括启动模块、过压保护器、过流保护器、DC/DC模块、电压电流检测模块和过流切断保护器，启动模块通过相互并联的过压保护器和过流保护器联接电压电流检测模块，电压电流检测模块通过DC/DC模块联接过流切断保护器，电压电流检测模块控制启动模块。
而且，所述地面系统包括分别与计算机联接的地面接口盒、深度系统和打印机，地面接口盒联接井下仪。
而且，所述井下仪具有多根支臂，每根支臂包括上支臂和下支臂，上支臂由圆柱螺旋弹簧支撑，圆柱螺旋弹簧置于外壳组件内；下支臂内装弹性件，下支臂的一端固定在外壳组件上，其另一端与上支臂连接；外壳组件内且位于圆柱螺旋弹簧上端设置电位计组件；外壳组件通过上接头或下接头与测井仪连接。
本发明具有如下优点：1、设计合理，结构紧凑精巧；2、系统采用优质器件和固化程序模块，具有较好的系统运行稳定性和可靠性。3、兼容上拉式测量和下推式测量两种方式，使用范围更广；4、测量精度高，采用恒流式采集方式，高精度的AD转换提高了测量精度和温度性。5、可以单独测井也可与其他测井仪一起测井，更加实用；6、采用电池供电，无需电缆，降低了测井成本、作业场地小，地面设备只需要一台多用途的试井绞车、试井钢丝和装有存储式井径测井软件的笔记本计算机；7、在恶劣测井环境下可安全进行测井作业，在高温高压井以及井内有高浓度危险气体的井里，存储式井径测井仪采用试井钢丝测井，安全性高；8、测井完成后，可在井场回放出测井结果，及时评价。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的测井系统结构框图。
图3是测井系统中主控模块的结构框图。
图4是测井系统中网络接口电路的结构框图。
图5是测井系统中井径信号采集模块的结构框图。
图6是测井系统中电源管理模块的结构框图。
图7是本发明井下仪的支臂结构示意图。
其中，1、测井仪，2、上接头，3、电位计组件，4、外壳组件，5、圆柱螺旋弹簧， 6、上支臂，7、板簧，8、下支臂，9、下接头。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种存储式测井系统，如图1所示，包括地面系统和井下仪，井下仪内置测井系统，如图2所示，所述测井系统包括均与主控模块联接的存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块，方位信号采集模块与方位传感器联接，井径信号采集模块与井径传感器联接，电源通过电源管理模块分别为主控模块、存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块供电。
进一步的，上述主控模块与存储器通过SPI接口方式通信。
进一步的，如图3所示，上述主控模块包括微控制器，该微控制器分别联接晶振电路、实时时钟芯片、复位电路、AD转换芯片、JTAG电路和SPI接口电路，AD转换芯片联接方位信号采集模块和井径信号采集模块，微控制器联接网络接口电路。
进一步的，上述微控制器是ARM7。
SPI接口电路，实现数据的存储。微控制器ARM7作为主机，存储器作为从机，它们之间以SPI方式进行通讯。微控制器的SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_SPCK、SPI_NPCS0分别与存储器的MISO、MOSI、SCK、CS相连。微控制器根据存储器的命令进行数据的存储和读取。
AD转换芯片将模拟信号转换为16位的数字信号，供微控制器ARM7读取。进入到AD芯片的模拟信号有井径信号和方位信号，方位信息由方位传感器测量。
进一步的，如图4所示，上述网络接口电路包括通过匹配电阻联接的网络收发芯片和网络变压器，匹配电阻联接滤波电容，网络收发芯片联接主控模块。
网络接口电路实现存储器上的数据读取。测井完成后，独立存储式井径测井仪与地面系统挂接的接口是网络接口。
进一步的，如图5所示，上述井径信号采集模块包括分别与多路器联接的过压保护器、电流源芯片和低通滤波器，低通滤波器经过分压器与稳压器联接，过压保护器联接电位计，多路器与主控模块联接。
传统的井径测量一般采用恒压式，井径采集是通过一个恒压源加在电位计上，中间抽头采集的电压值表示了井径张开的大小。本发明采用恒流式，在精度上、稳定性上有了较大的变化。井径信号采集模块由井下恒流源分别发送稳定的1mA电流给电位计，电位计的电压输入口连接有七个稳压二级管，该二级管的稳压值是+5V，具有防止异常情况电压过高损坏电路的功能。七路电压值连接多路选通芯片，该芯片共有八路选通，每次只能单路选通，选通信号为A0~A2，该信号由微控制器发出，每次一路。选通输入输出脚为芯片的第八脚，该脚连接恒流源的输出，电源通过该脚送到井径的电位计，同时该脚与跟随电路中运放的正极连接。跟随后的输出连接低通滤波器。低通滤波器由二阶低通滤波电路构成，包括两个高精度运放，滤波电容，退藕电容，分压电阻，稳压二极管。在测井时中能够准确的记录各个井径的方位，方位角范围0～360°。
进一步的，如图6所示，上述电源管理模块包括启动模块、过压保护器、过流保护器、DC/DC模块、电压电流检测模块和过流切断保护器，启动模块通过相互并联的过压保护器和过流保护器联接电压电流检测模块，电压电流检测模块通过DC/DC模块联接过流切断保护器，电压电流检测模块控制启动模块。
启动模块由大功率开关组成，当需要测井时，外部给启动模块供电，则启动模块内部的开关导通，允许锂电池的电流入电源管理模块。同时电压电流检测模块通过检测串联在检测电路中的检测电阻上的电压值，对该电压值进行实时采样，如果供电电流超过标定值或者低于标定值，则截止启动模块中的大功率MOS管以阻断锂电池的供电通路，确保无超标电压、电流通过线路进入到电源管理模块中。
DC/DC模块是将锂电池的电压转换为井下仪电路需要的电压值。井下仪的电子线路需要的电压不同，因此需要通过DC/DC模块进行降压处理，DC/DC产出三种电压：±12V，+5V。±12V供电给主控模块、方位信号采集模块、井径信号采集模块中的各个运放以及AD转换芯片，+5V供电给主控模块中的微控制器ARM7。
进一步的，上述地面系统包括分别与计算机联接的地面接口盒、深度系统和打印机，地面接口盒联接井下仪。测井结束后，地面计算机通过通信接口与井下仪器连接。由测井软件将存储器里的测井数据回放及处理，通过解释软件为用户提供符合常规电缆测井习惯的曲线或数据。
进一步的，上述井下仪具有多根支臂，每根支臂包括上支臂6和下支臂8，上支臂6由圆柱螺旋弹簧5支撑，圆柱螺旋弹簧5置于外壳组件4内；下支臂8内装弹性件，该弹性件可以是板簧7，下支臂8的一端固定在外壳组件4上，其另一端与上支臂6连接；外壳组件4内且位于圆柱螺旋弹簧5上端设置电位计组件3；外壳组件4通过上接头2或下接头9与测井仪1连接。实现双向测量，即可向上拉式测量也可下推式测量，适用于水平井、大斜度井等。
同时测量同一水平面内相差60°的六个方向的井眼半径，可以得到井眼轨迹和井眼形状，把握井壁塌陷等信息。采用过线设计，方便挂接在系统任意位置。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (1)
1.一种存储式测井系统，包括地面系统和井下仪，井下仪内置测井系统，其特征在于：所述测井系统包括均与主控模块联接的存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块，方位信号采集模块与方位传感器联接，井径信号采集模块与井径传感器联接，电源通过电源管理模块分别为主控模块、存储器、方位信号采集模块和井径信号采集模块供电；所述主控模块与存储器通过SPI接口方式通信，所述主控模块包括微控制器，该微控制器分别联接晶振电路、实时时钟芯片、复位电路、AD转换芯片、JTAG电路和SPI接口电路，AD转换芯片联接方位信号采集模块和井径信号采集模块，微控制器联接网络接口电路，该微控制器是ARM7，该网络接口电路包括通过匹配电阻联接的网络收发芯片和网络变压器，匹配电阻联接滤波电容，网络收发芯片联接主控模块；所述井径信号采集模块包括分别与多路器联接的过压保护器、电流源芯片和低通滤波器，低通滤波器经过分压器与稳压器联接，过压保护器联接电位计，多路器与主控模块联接；所述电源管理模块包括启动模块、过压保护器、过流保护器、DC/DC模块、电压电流检测模块和过流切断保护器，启动模块通过相互并联的过压保护器和过流保护器联接电压电流检测模块，电压电流检测模块通过DC/DC模块联接过流切断保护器，电压电流检测模块控制启动模块；所述地面系统包括分别与计算机联接的地面接口盒、深度系统和打印机，地面接口盒联接井下仪；所述井下仪具有多根支臂，每根支臂包括上支臂和下支臂，上支臂由圆柱螺旋弹簧支撑，圆柱螺旋弹簧置于外壳组件内；下支臂内装弹性件，下支臂的一端固定在外壳组件上，其另一端与上支臂连接；外壳组件内且位于圆柱螺旋弹簧上端设置电位计组件；外壳组件通过上接头或下接头与测井仪连接。
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