CN113093599A - 一种测井车智能控制及监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油田工程车辆测井车控制技术领域，特别涉及一种测井车智能控制及监测系统。该系统包括控制器、测井作业设备组件、试井作业组件、液压测量组件、视频监控设备、车载液压系统以及液压测量组件；测井作业设备组件包括一个第一编码器侧出整体、一套测井马丁代克；试井作业组件包括一个第二编码器侧出整体、两套试井马丁代克；控制器控制车载液压系统工作，车载液体系统带动测井滚筒或试井滚筒转动，控制器根据接收到的测井滚筒转速、电缆下放或上提长度、速度、张力实时判断当前工作参数是否发生异常。本发明提供的测井车智能控制及监测系统，最大程度提高控制精确度和工作效率，保证作业安全。
Description
技术领域
本发明涉及油田工程车辆测井车控制技术领域，特别涉及一种测井车智能控制及监测系统。
背景技术
在实际油田开采过程中，提高采油效率需要及时获取油井地层、油层、水层等各种状态，而各种测井仪器则是分析各层状态的工具。
测井仪器下放到各个层面时需要有专业设备辅助完成。专业设备安装的平台为专用工程车辆，此种车辆为测井车。测井车（Logging Truck）定义为装有绞车、计量检测和操纵装置等，用于油井、气井的测井、射孔等作业的特种结构作用作业汽车。学科属于机械工程中汽车分类的专用汽车，由《机械工程名词 第四分册 》中进行定义。
随着油田地层复杂程度增加，对于测井车的作业工艺不断提出先的要求，不仅要完成定义中的测井、射孔作业，同时还需要完成水层测量作业，这样就涉及到试井作业等相关作业工艺要求。测井车原有的绞车、计量检测和操纵装置不能够完全适应油田开发的现有技术需求,使得油田开发过程的工作效率以及开采效果得不到保障。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明提供了一种测井车智能控制及监测系统，以克服现有技术的测井车无法同时满足测井、射孔作业、水层测量等多功能作业需求，导致油田开发工作效率低以及油田开采效果不理想等缺陷。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种测井车智能控制及监测系统，包括：
控制器、测井作业设备组件、试井作业组件、液压测量组件、视频监控设备、车载液压系统以及液压测量组件；车载液压系统分别连接测井滚筒和试井滚筒；
所述控制器与测井作业设备组件、试井作业组件、车载液压系统以及液压测量组件连接；
其中，测井作业设备组件包括一个第一编码器侧出整体、一套测井马丁代克；
其中，编码器侧出整体用于测量测井车上测井滚筒的转速，并将测量到的测井滚筒转速数值发送至控制器；
测井马丁代克用于实时测量测井作业时电缆下放或上提长度以及测量电缆张力数值，并将测井电缆下放或上提长度以及电缆张力数值发送至控制器；
试井作业组件包括一个第二编码器侧出整体、两套试井马丁代克；
第二编码器侧出整体，用于测量测井车上试井滚筒的转速，并将测量到的试井滚筒转速数值发送至控制器；
两套试井马丁代克分别测量试井作业时电缆和钢丝线的长度与张力，并将测量到的数值发送至控制器；
视频监控设备包括车载式视频摄像机和触摸一体机；所述车载式视频摄像机和触摸一体机相连;
控制器控制车载液压系统工作，车载液体系统带动测井滚筒或试井滚筒转动，进行下放或上提电缆操作；
控制器根据接收到的测井滚筒转速、电缆的下放或上提长度、电缆的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；
或者，控制器根据接收到的试井滚筒转速、电缆或钢丝线的下放或上提长度、电缆或钢丝线的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；
若发生异常时，则进行紧急制动，所述紧急制动包括报警、刹车、液压系统紧急卸荷；当检测到下放电缆或钢丝线到达地层深度还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统降低滚筒转速、减慢电缆下放速度，慢速方式接近作业地层；
当检测到上提电缆或钢丝线达到距离井口还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统停止滚筒转动，自动刹车。
优选地，所述车载液压系统包括液压泵、液压控制阀以及液压马达；测井车变速箱半轴取力器经过传动轴带动液压泵转动，为整套车载液压系统提供动力源，液压控制阀切换实现对液压马达的正反转控制；液压马达带动测井滚筒、试井滚筒正反转，进而实现测井试井电缆、钢丝的下放与上提作业。
优选地，所述测井马丁代克包括第一编码器后出整体、第一轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第一编码器后出整体安装在电缆长度计量轮上，实时计量电缆下放或上提长度；
第一轴销式张力计安装在电缆计量结构的辅助轮的轴心上，用于测量电缆张力数值。
优选地，所述试井马丁代克包括第二编码器后出整体、第二轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第二编码器后出整体用于测量电缆和钢丝线的长度；
第二轴销式张力计用于测量电缆和钢丝线的张力。
优选地，所述车载式视频摄像机安装在测井车后仓前部立板上端，检测测井车后仓所有设备的工作状态，具有人员侵入报警功能。
优选地，所述车载式视频摄像机设有红外成像温度传感器，实时测量测井车后仓的所有设备的温度；当设备的当前温度高于阈值温度时，则发生报警警告，自动停止作业或者提示操作人员人工停止作业。
所述液压测量组件包括模拟量采集模块、温度变送器、压力变送器、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器、液位传感器；所述模拟量采集模块分别与温度变送器、压力变送器 、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器和液位传感器连接；
温度变送器、压力变送器、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器和液位传感器均为4～20mA电流型传感器，输出电流值连接到模拟量采集模块，所述模拟量采集模块中实时采集电流信号，所述控制器按照标准Modbus RTU通信协议从模拟量采集模块获取上述电流数值；
所述控制器将获取到的电流数值分别转换成系统压力值、辅助压力值、补油压力值、负压压力值，并进行计算，得到扭矩值，实时显示在电容触摸一体机上；
所述扭矩值到达预先设置的报警阈值时，控制车载液压系统紧急卸荷。
优选地，所述温度变送器实时测量液压油的油温参数，测量范围-50℃～150℃；
压力变送器实时测量液压油的油压参数，测量范围0～40MPa；
液位传感器实时测量液压油箱中液压油的液位参数，测量范围0～600mm；
液位传感器安装在测井车液压油油箱中，实时检测液压油箱的液压油的液位参数，若液位数超过阈值上线或者低于阈值下线时，则进行报警。
优选地，还包括用于检测液压油品质的液压油品质传感器，所述液压油品质传感器包括音叉，所述音叉的一侧安装有超声波驱动装置；
在音叉的一侧发生音频，在音叉的另一侧接收音频，当有介液压油高速流过时，音频频率发生多普勒频移，根据多普勒频移值来检测出液压油的品质参数。
优选地，所述控制器控制车载液压系统中的手柄，通过改变手柄的输出电流大小与方向，进而控制滚筒转速与方向。
（三）有益效果
本发明提供的测井车智能控制及监测系统，以测井、试井作业工艺为基础，融合多路传感器数据，实现对测井作业、试井作业具有柔性控制的全新测井车控制与监测系统，最大程度提高控制精确度和工作效率，保证作业安全。
附图说明
图1为本发明实施例测井车智能控制及监测系统结构示意图；
图2为本发明实施例编码器信号采集处理电路；
图3为本发明实施例测井电缆张力计信号采集与处理电路；
图4为本发明实施例试井马丁代克张力计信号采集与处理电路。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供一种测井车智能控制及监测系统，在测井车上应用的整套智能控制方法与配套设备，可以完成测井多种作业和试井作业，以作业工艺为基础，加入多路传感器数据，加入智能算法，实现柔性控制与监测。该智能控制及监测系统是以显示控制设备即21.5寸电容触摸一体机、控制器140x135mm为计算平台，以测井作业设备组件、试井作业组件、液压测量组件为数据基础，以视频监控设备为视频辅助完成的。
具体包括：
控制器1、测井作业设备组件、试井作业组件、液压测量组件、视频监控设备、车载液压系统2以及液压测量组件；车载液压系统分别连接测井滚筒3和试井滚筒4；
所述控制器1与测井作业设备组件、试井作业组件、车载液压系统以及液压测量组件连接；
其中，测井作业设备组件包括一个第一编码器侧出整体、一套测井马丁代克5；
其中，编码器侧出整体用于测量测井车上测井滚筒的转速，并将测量到的测井滚筒转速数值发送至控制器；
测井马丁代克5用于实时测量测井作业时电缆下放或上提长度以及测量电缆张力数值，并将测井电缆下放或上提长度以及电缆张力数值发送至控制器；
其中，所述测井马丁代克5包括第一编码器后出整体、第一轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第一编码器后出整体安装在电缆长度计量轮上，实时计量电缆下放或上提长度；
第一轴销式张力计安装在电缆计量结构的辅助轮的轴心上，用于测量电缆张力数值。
第一编码器后出整体、第一轴销式张力计配合计量轮、辅助轮、固定机械附件构成一套电缆的长度与张力计量装置，此装置在测井行业称为测井马丁代克。测井马丁代克适配的电缆直径有12.7mm、11.8mm、5.6mm等，不同电缆直径在测井作业时配套不同的测井仪器与测井工艺。
试井作业组件包括一个第二编码器侧出整体、两套试井马丁代克；
第二编码器侧出整体，用于测量测井车上试井滚筒的转速，并将测量到的试井滚筒转速数值发送至控制器；
两套试井马丁代克分别测量试井作业时电缆和钢丝线的长度与张力，并将测量到的数值发送至控制器；
其中，所述试井马丁代克包括第二编码器后出整体、第二轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第二编码器后出整体用于测量电缆和钢丝线的长度；
第二轴销式张力计用于测量电缆和钢丝线的张力。
2个编码器后出整体、2个轴销式张力计配合计量轮、辅助轮、固定机械附件构成2套试井马丁代克。2套试井马丁代克分别测量电缆与钢丝的长度与张力。试井马丁代克适配的电缆直径有4.2mm、3.5mm、3.2mm等，适配的钢丝线直径有2.8mm、2.4mm、2.2mm等，不同在直径的电缆或者钢丝在试井作业的时候配套不同的试井仪器与试井工艺。
视频监控设备包括车载式视频摄像机和触摸一体机；所述车载式视频摄像机和触摸一体机相连;
控制器控制车载液压系统工作，车载液体系统带动测井滚筒或试井滚筒转动，进行下放或上提电缆操作；
控制器根据接收到的测井滚筒转速、电缆的下放或上提长度、电缆的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；或者，控制器根据接收到的试井滚筒转速、电缆或钢丝线的下放或上提长度、电缆或钢丝线的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；
若发生异常时，则进行紧急制动，所述紧急制动包括报警、刹车、液压系统紧急卸荷；
当检测到下放电缆或钢丝线到达地层深度还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统降低滚筒转速、减慢电缆下放速度，慢速方式接近作业地层；
当检测到上提电缆或钢丝线达到距离井口还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统停止滚筒转动，自动刹车。
其中，所述车载液压系统包括液压泵、液压控制阀以及液压马达；测井车变速箱半轴取力器经过传动轴带动液压泵转动，为整套车载液压系统提供动力源，液压控制阀切换实现对液压马达的正反转控制；液压马达带动测井滚筒、试井滚筒正反转，进而实现测井试井电缆、钢丝的下放与上提作业。
其中，所述车载式视频摄像机安装在测井车后仓前部立板上端，检测测井车后仓所有设备的工作状态，具有人员侵入报警功能。
所述车载式视频摄像机设有红外成像温度传感器，实时测量测井车后仓的所有设备的温度；当设备的当前温度高于阈值温度时，则发生报警警告，自动停止作业或者提示操作人员人工停止作业。
液压测量组件包括模拟量采集模块、PT100温度变送器、压力变送器40MPa、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器、液位传感器600mm。测井车变速箱半轴取力器经过传动轴带动液压泵转动，为整套液压系统提供动力源，液压控制阀切换实现对液压马达的正反转控制。液压马达带动测井滚筒、试井滚筒正反转，进而实现测井试井电缆、钢丝的下放与上提作业。液压系统液压油的工作参数有油压、油温、油品质量、容量等，这些参数需要定期检测，确保液压系统正常工作。PT100温度变送器实时测量液压油的油温参数，测量范围-50℃～150℃；压力变送器40MPa实时测量液压油的油压参数，测量范围0～40MPa；液位传感器600mm实时测量液压油箱中液压油的液位参数，测量范围0～600mm；液位传感器600mm安装在测井车液压油油箱中，实时检测液压油箱的液压油的液位参数，液位过高或者过低均报警，保护整套液压系统安全。PT100温度变送器、压力变送器40MPa、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器、液位传感器600mm均为4～20mA电流型传感器，输出电流值连接到模拟量采集模块中实时采集电流信号，控制板140x135mm与模拟量采集模块按照标准Modbus RTU通信协议获取电流数值，电流数值对应的传感器参数为智能控制方法提供基础数据。油品质量由智能控制方法中的计时统计模块结合压力油温参数汇总估算出油品质量与使用寿命。
液位传感器安装在测井车液压油油箱中，实时检测液压油箱的液压油的液位参数，若液位数超过阈值上线或者低于阈值下线时，则进行报警。
测井车滚筒转动带动电缆和井下仪器上提或者下放，当井下仪器遇阻或者遇卡时，绞车扭矩发生剧烈变化，通过实时监测绞车的扭矩数值，进而控制绞车的启停，起到保护井下仪器、电缆、绞车的功能。所述控制器将获取到的电流数值分别转换成系统压力值、辅助压力值、补油压力值、负压压力值，并进行计算，得到扭矩值，实时显示在电容触摸一体机上；
所述扭矩值到达预先设置的报警阈值时，控制车载液压系统紧急卸荷，使液压系统失去动力，保护绞车、电缆、井下仪器。
其中，液压油的油品质包括：温度、粘度、密度和介电常数等，这些参数是标志着液压油的工作状态，液压油的好坏直接影响测井车液压系统的使用寿命的长短。因此，该系统还包括用于检测液压油品质的液压油品质传感器，此传感器的原理为高速流动的液体撞击到音叉输出不同的频率，粘度、密度、介电常数发生变化时，音叉输出的频率发生变化。所述液压油品质传感器包括音叉，所述音叉的一侧安装有超声波驱动装置；在音叉的一侧发生音频，在音叉的另一侧接收音频，当有介液压油高速流过时，音频频率发生多普勒频移，根据多普勒频移值来检测出液压油的品质参数。
另外，测井作业时，不同的井下仪器在不同的地层下放与上提时，井下仪器的运行速度有严格限制，保证数据测量完整性与使用安全性。实际操作过程中，人为原因或者机械故障原因，造成运行速度超限，测量数据无法使用或者测井仪器损坏。
控制器控制车载液压系统中的手柄，通过改变手柄的输出电流大小与方向，进而控制滚筒转速与方向。滚筒转速决定了，电缆与井下仪器的运行速度，滚筒转动方向决定电缆与井下仪器的上提与下放。同时计量电缆下放与上提的深度数值，这样就可以实现分段控制电缆与井下仪器的运行速度。例如：100米到1000米运行速度为5000米/小时，1000米~2000米运行速度为7500米/小时等。
下面详细描述一下电路部分。
如图2所示，本发明实施例中的编码器信号共有4组，从上到下依次为测井马丁代克配套编码器即CJC_BMQ1、测井绞车滚筒或试井绞车滚筒转速测量编码器即GT_BMQ1、试井钢丝马丁代克配套编码器即GS_BMQ1、试井电缆马丁代克配套编码器即DL_BMQ1。
其中测井马丁代克配套编码为+12V供电，编码器两组相位差90°的A B信号经过高速光电耦合器HCPL0600即IC11、IC12隔离后，信号幅度变为+5V信号输入到CD4050即U6进行整形处理，整形处理后的信号输入到控制板140x135mm(27)的信号采集IO端口完成测量。
滚筒转速测量编码器为+5V供电，编码器两组相位差90°的A B信号输入到CD4050即U6进行整形处理，整形处理后的信号输入到控制板140x135mm(27)的信号采集IO端口完成测量。
试井钢丝马丁代克配套编码器、试井电缆马丁代克配套编码器的信号输入到继电器D9，经过继电器的控制输出1路编码器信号AB到CD4050即U6进行整形处理，整形处理后的信号输入到控制板140x135mm(27)的信号采集IO端口完成测量。电源部分输入到继电器D14，经过继电器控制单独给两个编码器供电，当试井钢丝马丁代克配套编码器供电时，试井电缆马丁代克配套编码器的电源处于完全断开的状态。这种单独工作的模式，完全适合试井绞车作业的需求。
所有编码器信号进入CD4050即U6进行整形处理之前，由电阻R9、R11、R12、R13、R15、R16上拉电压到VCC即+5V，上拉电阻的阻值为1KΩ，保证编码器信号线较长时的信号稳定度。每个CD4050整形输出的信号在输入控制板140x135mm(27)的IO端口之前，需要经过330Ω限流后才可以输入，对应电阻R18、R19、R20、R22、R23、R28。
如图3所示，本发明中张力计信有3个，1个是测井作业时测井电缆的张力计，1个是试井电缆马丁代克的张力计，1个是试井钢丝马丁代克的张力计。测井电缆的张力计为正负12V供电，输出信号为0～5V对应0～50KN的张力，试井电缆、钢丝马丁代克的张力计为+5V供电，惠斯通电桥形式输出差分信号0～15mV对应0～3000KG的张力。
测井电缆的张力计为正负12V供电，输出信号为0～5V，CJC_TEN1连接张力计，输出信号进入运算放大器LM2904DR即IC10的第3引脚，IC10的第2引脚与第1引脚连接构成运算放大器的射随电路，射随电路匹配张力计的信号阻抗。射随单路输出的信号经过D3、D4组成的信号限幅电路后，进入有电阻R5、电容E1、运算放大器IC10构成的一级低通RC有源滤波器，一级低通RC有源滤波器滤除张力计信号的无效噪声，滤波器的截止频率点为15.9Hz。经过滤波器的信号进入模拟数字转换芯片U3即TM7705的第7引脚，将张力计的0-5信号转换为数字量，控制板140x135mm(27)的核心控制器读取TM7705的数字量。
模拟数字转换芯片U3即TM7705需要匹配电压基准+2.5V，电压基准保证数据转换的稳定度。电压基准电路由R8、IC13 、RW2 、R14 、C16 、E4构成。电压基准进入U3即TM7705的第9引脚，给U3提供转换的基准电压。同时电压基准进入U3即TM7705的第8引脚对张力计信号进行差分匹配。
如图4所示，试井钢丝马丁代克的张力计GS_TEN1、试井电缆马丁代克的张力计DL_TEN1均采用+5V供电，惠斯通电桥形式输出差分信号0～15mV信号。差分信号进入模拟数字转换芯片U8即TM7705的第7、8、6、11引脚，控制板140x135mm(27)的核心控制器对TM7705进行控制转换。电压基准电路由R61、R62 、C50 、E12构成，当VCC为5V供电时定压基准输出电压为1.920V，检测差分信号为+15mV电压时，TM7705内部增益最大可以控制为128倍。
试井钢丝马丁代克的张力计GS_TEN1、试井电缆马丁代克的张力计DL_TEN1的电源与地线由继电器D14分别单独给供电，当试井钢丝马丁代克张力计供电时，试井电缆马丁代克张力计的电源处于完全断开的状态。这种单独工作的模式，完全适合试井绞车作业的需求。
视频监控设备包括车载式视频摄像机、21.5寸电容触摸一体机，车载式视频摄像机安装在测井车后仓前部立板上端，检测测井车后仓所有设备的工作状态，同时具有人员侵入报警功能。当测井作业或者试井作业时，测井车后仓苫布完全打开，测井或试井仪器下入被测井口后，操作人员要撤离作业井口并在作业井口拉设警戒带树立警戒标牌，一旦有人员侵入警戒区域视频监控报警，同时控制液压系统紧急卸荷，防止作业电缆或者钢丝出现伤人事故。
车载式视频摄像机同时具有红外成像测温功能，测井车后仓的所有设备的温度均可在视频中实时测量，软件设置关键部件报警温度，超温报警自动停止作业或者提示操作人员人工停止作业，检测报警设备。
液压测量组件包括模拟量采集模块、PT100温度变送器、压力变送器40MPa、液位传感器600mm。测井车变速箱半轴取力器经过传动轴带动液压泵转动，为整套液压系统提供动力源，液压控制阀切换实现对液压马达的正反转控制。液压马达带动测井滚筒、试井滚筒正反转，进而实现测井试井电缆、钢丝的下放与上提作业。液压系统液压油的工作参数有油压、油温、油品质量、容量等，这些参数需要定期检测，确保液压系统正常工作。PT100温度变送器实时测量液压油的油温参数，测量范围-50℃～150℃；压力变送器40MPa实时测量液压油的油压参数，测量范围0～40MPa；液位传感器600mm实时测量液压油箱中液压油的液位参数，测量范围0～600mm；液位传感器600mm安装在测井车液压油油箱中，实时检测液压油箱的液压油的液位参数，液位过高或者过低均报警，保护整套液压系统安全。PT100温度变送器、压力变送器40MPa、液位传感器600mm均为4～20mA电流型传感器，输出电流值连接到模拟量采集模块中实时采集电流信号，控制板140x135mm与模拟量采集模块按照标准ModbusRTU通信协议获取电流数值，电流数值对应的传感器参数为智能控制方法提供基础数据。油品质量由智能控制方法中的计时统计模块结合压力油温参数汇总估算出油品质量与使用寿命。
下面具体描述一下测井作业模式工作流程：
（1）控制器140x135mm供电，21.5寸电容触摸一体机供电运行；
（2）进入测井作业模式，查看作业井口天滑轮、地滑轮、张力计安装情况，查看测井仪器与电缆连接情况；
（3）查看测井模式参数配置，深度系数、电缆夹角、张力超限报警值、上提到位深度、下放到位深度、车号ID等参数；
（4）预先设置作业地层深度、停留时间；
（5）多个地层需要作业时，增加地层数量与停留时间；
（6）开启视频监控功能，查看视频角度与清晰度；
（7）开启液压系统检测功能模块，查看PT100温度变送器(21)、压力变送器40MPa(22)、液位传感器600mm(23)返回数据状态；
（8）点击作业开始按钮，控制器控制车载液压系统工作，滚筒转动下放测井电缆。
（9）控制器按照梯形加速模式控制滚筒转速，依靠测井作业设备组件中的第一编码器侧出整体测量滚筒转速，依靠测井马丁代克中的第一编码器后出整体测量电缆下发线速度，依靠第一轴销式张力计测出电缆线张力，测井仪器下发过程中实时检测滚筒转速、电缆下放深度、电缆张力、电缆速度，参数异常时报警、刹车、液压系统紧急卸荷。
（10） 距离预先设置的地层深度还有100米时，控制器控制液压系统降低滚筒转速、减慢电缆下放速度，慢速方式接近作业地层。
（11） 到达地层深度，滚筒自动刹车，液压系统紧急卸荷。
（12）测井仪器、地面仪器测量调试，进行多种测井作业。
（13）测井作业结束后，再次启动液压系统，滚筒解除刹车状态，控制滚筒上提电缆与测井仪器。
（14） 上提作业过程中实时检测滚筒转速、电缆上提深度、电缆张力、电缆速度，参数异常时报警、刹车、液压系统紧急卸荷。
（15） 上提到距离井口50米时，液压系统停止滚筒转动，自动刹车，切换手动操作模式并语音提示操作人员。
（16）操作人员完成最后50米的上提工作，仪器到达井口后更换测井仪器进行第二次作业或者作业结束。当设置多个地层参数时按照设置的先后顺序逐个进行作业。
（17） 整个作业过程中实时检测液压系统的温度、压力、液位参数，出现异常报警提示。
（18）记录整个作业过程中的所有实时检测数参数数据，绘制数据曲线，保存成EXCEL文件。文件名命名规则为“时间+车号ID”。
下面具体描述一下试井电缆、钢丝作业模式工作流程：
（1）控制器140x135mm供电，21.5寸电容触摸一体机供电运行；
（2）进入试井电缆或者钢丝作业模式，查看作业井口天滑轮、地滑轮安装情况，查看试井仪器与电缆连接情况；
（3）查看试井模式参数配置，深度系数、张力系数、车号ID等参数；
（4）预先设置作业地层深度、停留时间；
（5）多个地层需要作业时，可增加地层数量与停留时间；
（6）开启视频监控功能，查看视频角度与清晰度。
（7）开启液压系统检测功能模块，查看PT100温度变送器、压力变送器40MPa、液位传感器600mm返回数据状态。
（8）点击作业开始按钮，控制器控制车载液压系统工作，滚筒转动下放测井电缆。
（9）控制器按照梯形加速模式控制滚筒转速，依靠试井作业设备组件中的第二编码器侧出整体测量滚筒转速，依靠试井马丁代克中的第二编码器后出整体测量电缆或钢丝下放线速度，依靠第二轴销式张力计测出电缆或钢丝线张力，试井仪器下发过程中实时检测滚筒转速、电缆或钢丝下放深度、电缆或钢丝张力、电缆或钢丝速度，参数异常时报警、刹车、液压系统紧急卸荷。
（10）距离预先设置的地层深度还有100米时，智能控制方法控制液压系统降低滚筒转速、减慢电缆或钢丝下放速度，慢速方式接近作业地层。
（11）到达地层深度，滚筒自动刹车，液压系统紧急卸荷。
（12）试井仪器、地面仪器测量调试，进行多种试井作业。
（13） 试井作业结束后，再次启动液压系统，滚筒解除刹车状态，控制滚筒上提电缆或钢丝与试井仪器。
（14） 上提作业过程中实时检测滚筒转速、电缆或钢丝上提深度、电缆或钢丝张力、电缆或钢丝速度，参数异常时报警、刹车、液压系统紧急卸荷。
（15） 上提到距离井口50米时，液压系统停止滚筒转动，自动刹车，切换手动操作模式并语音提示操作人员。
（16）操作人员完成最后50米的上提工作，仪器到达井口后更换试井仪器进行第二次作业或者作业结束。当设置多个地层参数时，智能控制方法软件会按照设置的先后顺序逐个进行作业。
（17）整个作业过程中实时检测液压系统的温度、压力、液位参数，出现异常报警提示。
（18）记录整个作业过程中的所有实时检测数参数数据，绘制数据曲线，保存成EXCEL文件。文件名命名规则为“时间+车号ID”。
本发明实施例提供的测井车智能控制及监测系统具有如下优点：
(1) 测井作业电缆长度测量，0～9999米，精度0.01米；
(2) 测井作业电缆张力测量，0～50千牛，精度0.1千牛；
(3) 试井作业电缆长度测量，0～9999米，精度0.01米；
(4) 试井作业电缆张力测量，0～3000千克，精度0.1千克；
(5) 试井作业钢丝长度测量，0～9999米，精度0.01米；
(6) 试井作业钢丝张力测量，0～3000千克，精度0.1千克；
(7) 液压油的油温，测量范围-50℃～150℃；
(8) 液压油的油压，测量范围0～40MPa；
(9) 液压油的液位，测量范围0～600mm；
(10) 视频监控测井车后仓设备工作状态；
(11) 视频监控作业井场人员侵入报警；
(12) 红外监控测井车后仓设备温度；
(13) 液压油油品质量智能分析；
(14) 智能控制方法可以实现测井作业工艺流程全过程自动控制；
(15) 测井作业下放电缆到达预定作业地层深度，滚筒自动减速、刹车；
(16) 测井作业上提电缆到达预定作业地层深度或者到达井口时，滚筒自动减速、刹车；
(17) 测井作业测井仪器在上提或者下放工艺中遇卡或者遇阻时，张力报警，液压系统紧急卸荷保护测井仪器、测井电缆；
(18) 智能控制方法可以实现试井作业工艺流程全过程自动控制；
(19) 试井作业下放电缆到达预定作业地层深度，滚筒自动减速、刹车；
(20) 试井作业上提电缆到达预定作业地层深度或者到达井口时，滚筒自动减速、刹车；
(21) 试井作业测井仪器在上提或者下放工艺中遇卡或者遇阻时，张力报警，液压系统紧急卸荷保护试井仪器、试井电缆。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种测井车智能控制及监测系统，其特征在于，包括：
控制器、测井作业设备组件、试井作业组件、液压测量组件、视频监控设备、车载液压系统以及液压测量组件；车载液压系统分别连接测井滚筒和试井滚筒；
所述控制器与测井作业设备组件、试井作业组件、车载液压系统、视频监控设备以及液压测量组件连接；
其中，测井作业设备组件包括一个第一编码器侧出整体、一套测井马丁代克；
其中，编码器侧出整体用于测量测井车上测井滚筒的转速，并将测量到的测井滚筒转速数值发送至控制器；
测井马丁代克用于实时测量测井作业时电缆下放或上提长度以及测量电缆张力数值，并将测井电缆下放或上提长度以及电缆张力数值发送至控制器；
试井作业组件包括一个第二编码器侧出整体、两套试井马丁代克；
第二编码器侧出整体，用于测量测井车上试井滚筒的转速，并将测量到的试井滚筒转速数值发送至控制器；
两套试井马丁代克分别测量试井作业时电缆和钢丝线的长度与张力，并将测量到的数值发送至控制器；
视频监控设备包括车载式视频摄像机和电容触摸一体机；所述车载式视频摄像机和电容触摸一体机相连;
控制器控制车载液压系统工作，车载液体系统带动测井滚筒或试井滚筒转动，进行下放或上提电缆操作；
控制器根据接收到的测井滚筒转速、电缆的下放或上提长度、电缆的下放或上提速度、电缆的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；
或者，控制器根据接收到的试井滚筒转速、电缆或钢丝线的下放或上提长度、电缆或钢丝线的下放或上提速度、电缆或钢丝线的张力实时判断当前工作参数是否发生异常；
若发生异常时，则进行紧急制动，所述紧急制动包括报警、刹车、车载液压系统紧急卸荷；
当检测到下放电缆或钢丝线到达地层深度还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统降低滚筒转速、减慢电缆下放速度，慢速方式接近作业地层；
当检测到上提电缆或钢丝线达到距离井口还有预先设置的高度时，控制器控制液压系统停止滚筒转动，自动刹车。
2.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述车载液压系统包括液压泵、液压控制阀以及液压马达；测井车变速箱半轴取力器经过传动轴带动液压泵转动，为整套车载液压系统提供动力源，液压控制阀切换实现对液压马达的正反转控制；液压马达带动测井滚筒、试井滚筒正反转，进而实现测井试井电缆、钢丝的下放与上提作业。
3.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述测井马丁代克包括第一编码器后出整体、第一轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第一编码器后出整体安装在电缆长度计量轮上，实时计量电缆下放或上提长度；
第一轴销式张力计安装在电缆计量结构的辅助轮的轴心上，用于测量电缆张力数值。
4.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述试井马丁代克包括第二编码器后出整体、第二轴销式张力计以及相配合的计量轮、辅助轮和固定机械附件；
其中，第二编码器后出整体用于测量电缆和钢丝线的长度；
第二轴销式张力计用于测量电缆和钢丝线的张力。
5.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述车载式视频摄像机安装在测井车后仓前部立板上端，检测测井车后仓所有设备的工作状态，具有人员侵入报警功能。
6.如权利要求5所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述车载式视频摄像机设有红外成像温度传感器，实时测量测井车后仓的所有设备的温度；当设备的当前温度高于阈值温度时，则发生报警警告，自动停止作业或者提示操作人员人工停止作业。
7.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述液压测量组件包括模拟量采集模块、温度变送器、压力变送器、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器、液位传感器；所述模拟量采集模块分别与温度变送器、压力变送器 、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器和液位传感器连接；
温度变送器、压力变送器、辅助压力传感器、补油压力传感器、负压压力传感器和液位传感器均为4～20mA电流型传感器，输出电流值连接到模拟量采集模块，所述模拟量采集模块中实时采集电流信号，所述控制器按照标准Modbus RTU通信协议从模拟量采集模块获取上述电流数值；
所述控制器将获取到的电流数值分别转换成系统压力值、辅助压力值、补油压力值、负压压力值，并进行计算，得到扭矩值，实时显示在电容触摸一体机上；
所述扭矩值到达预先设置的报警阈值时，控制车载液压系统紧急卸荷。
8.如权利要求7所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述温度变送器实时测量液压油的油温参数，测量范围-50℃～150℃；
压力变送器实时测量液压油的油压参数，测量范围0～40MPa；
液位传感器实时测量液压油箱中液压油的液位参数，测量范围0～600mm；
液位传感器安装在测井车液压油油箱中，实时检测液压油箱的液压油的液位参数，若液位数超过阈值上线或者低于阈值下线时，则进行报警。
9.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，还包括用于检测液压油品质的液压油品质传感器，所述液压油品质传感器包括音叉，所述音叉的一侧安装有超声波驱动装置；
在音叉的一侧发生音频，在音叉的另一侧接收音频，当有介液压油高速流过时，音频频率发生多普勒频移，根据多普勒频移值来检测出液压油的品质参数。
10.如权利要求1所述的测井车智能控制及监测系统，其特征在于，所述控制器控制车载液压系统中的手柄，通过改变手柄的输出电流大小与方向，进而控制滚筒转速与方向。
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