CN111734390A - 一种测井用多功能地面深度采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测井用多功能地面深度采集系统，包括传感器接线盒、主节点、地面深度采集机箱和计算机，系统可通过传感器接线盒与绞车传感器、大钩传感器和立压传感器有线连接通信。本发明所公开的测井用多功能地面深度采集系统，具有有线深度传感器系统和无线深度传感器系统双系统选配，既可以与各传感器有线连接通信，又可以根据现场井况和地况，在地形复杂、距离远、布线困难等情况下与各传感器无线连接通信，以便解决现场适应性问题，扩大应用范围。
Description
技术领域
本发明属于石油勘探开发领域，特别涉及该领域中的一种测井用多功能地面深度采集系统。
背景技术
在石油勘探开发领域，近年来地质条件和井况日益复杂，大斜度、大位移水平井、多分支井钻井数量增加，传统的测井工艺难以满足施工需求，存储式测井、连续油管测井等系统应运而生，这些系统具有适用范围广、精度高、时效高、测井项目全等显著特点。存储式测井和连续油管测井系统中没有常规电缆实时采集传输深度及时间等各项参数，因此如何实现井下仪器测量参数和深度、时间的匹配是重点及难点。现有产品和专利对于系统整体设计及功能的描述较多，也有针对数据处理方法的相关专利，但是对于地面深度采集系统详细的设计方案较少提及。已有的系统设计中，地面深度采集系统功能模式也相对单一，适用性和经济性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用来解决存储式测井和连续油管测井系统中井下仪器测量参数和地面深度、时间匹配问题的测井用多功能地面深度采集系统。
本发明采用如下技术方案：
一种测井用多功能地面深度采集系统，其改进之处在于：包括传感器接线盒、主节点、地面深度采集机箱和计算机，系统可通过传感器接线盒与绞车传感器、大钩传感器和立压传感器有线连接通信，或者分别为绞车传感器、大钩传感器和立压传感器配备传输盒，然后再通过主节点与各传输盒无线连接通信，在地面深度采集机箱内包括深度处理电路、采集电路、通信电路、通信转换模块、CAN模块和供电电源，其中深度处理电路通过传感器总线与传感器接线盒电连接，通过采集电路与通信电路电连接，通信电路通过网线与计算机连接通信，通信转换模块分别与主节点和计算机连接通信，CAN模块分别与下井仪和计算机连接通信，供电电源连接外部电源并为地面深度采集机箱内的各部件供电。
进一步的，在传输盒内安装可充电锂电池，其内部电路采用低功耗通信模块，和主节点之间的无线通信方式包括但不限于Zigbee、Lora、Z-Wave和Bluetooth。
进一步的，地面深度采集机箱的面板分为控制区、接口区和指示区，控制区包括下井仪供电开关和电源总开关，接口区包括接地柱、电源接口、保险接口、传感器总线接口、网线接口、下井仪总线接口、通信接口和USB接口，其中电源接口外接220V交流电源，内接供电电源，传感器总线接口对外通过传感器总线与传感器接线盒连接，对内与深度处理电路电连接，网线接口对外通过网线与计算机连接，对内与通信电路电连接，下井仪总线接口对外通过下井仪总线与下井仪连接，对内与CAN模块电连接，通信接口对外与主节点连接，对内与通信转换模块电连接，USB接口对外通过USB数据线与计算机连接，对内分别与通信转换模块和CAN模块电连接，指示区包括下井仪电压指示表、下井仪电流指示表、电源指示灯和绞车信号指示灯，其中的电源指示灯和绞车信号指示灯均与深度处理电路电连接。
进一步的，通信接口采用RS485接口、RS232接口或RS422接口。
进一步的，深度处理电路的第一通道为差分信号处理通道，包括差分处理电路和光电隔离电路，第二通道和第三通道将接近开关信号处理成带有相位差的电平脉冲，包括比较器、光电隔离电路和CPLD处理电路。
进一步的，采集电路包括光电隔离电路、单片机电路和转换芯片。
进一步的，供电电源采用两组开关电源，其中一组提供+5V/1A、+12V/1A和+24V/1A三种直流电源，另一组提供+5V/4A和+24V/2A两种直流电源。
进一步的，传感器总线通过传感器总线线辊连接到传感器接线盒。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的测井用多功能地面深度采集系统，具有有线深度传感器系统和无线深度传感器系统双系统选配，既可以与各传感器有线连接通信，又可以根据现场井况和地况，在地形复杂、距离远、布线困难等情况下与各传感器无线连接通信，以便解决现场适应性问题，扩大应用范围。
本发明所公开的采集系统功能模式多样，在无线深度传感器系统时，可以完成固井质量、钻具输送、泵出式钻具输送和过钻杆存储式测井方式。在有线深度传感器系统时，可以完成连续油管和电缆测井作业模式。该采集系统可以减少仪器配置，在为用户提供便利的同时更节约了仪器成本。
本发明所公开采集系统的深度处理电路采用优化兼容性设计，深度处理电路的供电有DC+5V和DC+12V两种，可兼容5V和12V两种供电的绞车传感器，按照信号类型可兼容差分信号、电平信号、接近开关信号（两路4-20mA电流输出）三种，该设计可以兼容大部分类型的深度传感器。采用高速光耦芯片和CPLD集成电路，可满足现有测井速度指标，为多种模式的测井深度采集处理提供了基础和保障。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开采集系统的组成框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种测井用多功能地面深度采集系统，包括传感器接线盒、主节点、地面深度采集机箱和计算机，系统可通过传感器接线盒与绞车传感器、大钩传感器和立压传感器有线连接通信，或者分别为绞车传感器、大钩传感器和立压传感器配备传输盒，然后再通过主节点与各传输盒无线连接通信，在地面深度采集机箱内包括深度处理电路、采集电路、通信电路、通信转换模块、CAN模块和供电电源，其中深度处理电路通过传感器总线与传感器接线盒电连接，以便接收来自井场的绞车传感器信号等，通过采集电路与通信电路电连接，采集电路主要作用是数字信号采集，深度处理电路输出的信号进入采集电路，通过光电隔离电路隔离干扰，再通过单片机电路和转换芯片，实现信号输出，通信电路通过网线与计算机连接通信，通信电路主要作用是将深度信号转换成网络方式与计算机通信，同时采集模拟量信号，包括大钩负荷和立压传感器信号，将其转化为数字信号通过网络方式传入计算机的深度处理软件。通信转换模块分别与主节点和计算机连接通信，作用是接收主节点信号，将现场的信号类型（RS485、RS232、RS422其中一种）转换为USB通信方式，并实时传输至计算机的深度处理软件。CAN模块分别与下井仪和计算机连接通信，CAN模块主要实现深度数据采集、处理和井下仪器参数设置、数据读取两部分功能，通过下井仪总线及数据处理面板实现对井下仪器的供电和CAN通讯，与计算机通信完成车间刻度、井口设置和测井数据的读取。供电电源连接外部电源并为地面深度采集机箱内的各部件供电。计算机作为深度处理软件的载体，接收来自地面深度采集机箱的数据，接收的数据为绞车传感器脉冲数和大钩、立压传感器的压力值，根据设定的深度参数结合大钩传感器的轻、重载状态判断来实现深度的准确测量。得到实时测井信息和状态，并在深度处理软件中进行处理和显示。
该采集系统能够通过传感器实时采集测井相关参数，并通过地面深度采集机箱上传到计算机的深度处理软件，根据软件内置算法和参数计算出实时测井深度数据，解决测井系统实时深度采集问题。
在本实施例中，在传输盒内安装可充电锂电池，其内部电路采用低功耗通信模块，和主节点之间的无线通信方式包括但不限于Zigbee、Lora、Z-Wave和Bluetooth(蓝牙)。
地面深度采集机箱的面板按照功能划分，分为控制区、接口区和指示区，控制区包括下井仪供电开关和电源总开关，接口区包括接地柱、电源接口、保险接口、传感器总线接口、网线接口、下井仪总线接口、通信接口和USB接口，其中电源接口外接220V交流电源，内接供电电源，由供电电源为机箱和外部有线传感器供电。传感器总线接口对外通过传感器总线与传感器接线盒连接，对内与深度处理电路电连接，网线接口对外通过网线与计算机连接，将现场传感器采集的数据实时传输至计算机的深度处理软件，对内与通信电路电连接，下井仪总线接口对外通过下井仪总线与下井仪连接，实现供电和通信，通信方式采用CAN通信，对内与CAN模块电连接，通信接口对外与主节点连接，对内与通信转换模块电连接，USB接口对外通过USB数据线与计算机连接，将现场传感器采集的数据实时传输至计算机的深度处理软件，对内分别与通信转换模块和CAN模块电连接，指示区包括下井仪电压指示表、下井仪电流指示表、电源指示灯和绞车信号指示灯，其中的电源指示灯和绞车信号指示灯均与深度处理电路电连接，深度处理电路具有电源和信号指示功能，输入供电电压正常时电源指示LED灯常亮，输入绞车信号正常则相应的绞车信号LED灯根据脉冲信号电位交替闪烁。下井仪电压指示表和下井仪电流指示表分别指示下井仪工作时的电压和电流。
通信接口采用RS485接口、RS232接口或RS422接口。
深度处理电路的第一通道为差分信号处理通道，通过差分处理电路和光电隔离电路抑制共模干扰和环境噪声，第二通道和第三通道将接近开关信号处理成带有相位差的电平脉冲，再通过比较器和光电隔离电路来增强信号输出能力，屏蔽干扰。处理后的各路绞车信号通过CPLD处理电路实现信号整形和数字信号转换输出。
采集电路包括光电隔离电路、单片机电路和转换芯片。
供电电源采用两组开关电源，其中一组提供+5V/1A、+12V/1A和+24V/1A三种直流电源，另一组提供+5V/4A和+24V/2A两种直流电源。以上两组开关电源为机箱内部模块和电路提供工作电压。
传感器总线通过传感器总线线辊连接到传感器接线盒，实现传感器供电和信号输入。
Claims (8)
1.一种测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：包括传感器接线盒、主节点、地面深度采集机箱和计算机，系统可通过传感器接线盒与绞车传感器、大钩传感器和立压传感器有线连接通信，或者分别为绞车传感器、大钩传感器和立压传感器配备传输盒，然后再通过主节点与各传输盒无线连接通信，在地面深度采集机箱内包括深度处理电路、采集电路、通信电路、通信转换模块、CAN模块和供电电源，其中深度处理电路通过传感器总线与传感器接线盒电连接，通过采集电路与通信电路电连接，通信电路通过网线与计算机连接通信，通信转换模块分别与主节点和计算机连接通信，CAN模块分别与下井仪和计算机连接通信，供电电源连接外部电源并为地面深度采集机箱内的各部件供电。
2.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：在传输盒内安装可充电锂电池，其内部电路采用低功耗通信模块，和主节点之间的无线通信方式包括但不限于Zigbee、Lora、Z-Wave和Bluetooth。
3.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：地面深度采集机箱的面板分为控制区、接口区和指示区，控制区包括下井仪供电开关和电源总开关，接口区包括接地柱、电源接口、保险接口、传感器总线接口、网线接口、下井仪总线接口、通信接口和USB接口，其中电源接口外接220V交流电源，内接供电电源，传感器总线接口对外通过传感器总线与传感器接线盒连接，对内与深度处理电路电连接，网线接口对外通过网线与计算机连接，对内与通信电路电连接，下井仪总线接口对外通过下井仪总线与下井仪连接，对内与CAN模块电连接，通信接口对外与主节点连接，对内与通信转换模块电连接，USB接口对外通过USB数据线与计算机连接，对内分别与通信转换模块和CAN模块电连接，指示区包括下井仪电压指示表、下井仪电流指示表、电源指示灯和绞车信号指示灯，其中的电源指示灯和绞车信号指示灯均与深度处理电路电连接。
4.根据权利要求3所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：通信接口采用RS485接口、RS232接口或RS422接口。
5.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：深度处理电路的第一通道为差分信号处理通道，包括差分处理电路和光电隔离电路，第二通道和第三通道将接近开关信号处理成带有相位差的电平脉冲，包括比较器、光电隔离电路和CPLD处理电路。
6.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：采集电路包括光电隔离电路、单片机电路和转换芯片。
7.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：供电电源采用两组开关电源，其中一组提供+5V/1A、+12V/1A和+24V/1A三种直流电源，另一组提供+5V/4A和+24V/2A两种直流电源。
8.根据权利要求1所述测井用多功能地面深度采集系统，其特征在于：传感器总线通过传感器总线线辊连接到传感器接线盒。
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