[实用新型]高集成度测井地面系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油测井仪器领域，可用于勘探测井、生产测井、成像测井、随钻测井、水平井测井、射孔、取芯、试井、仪器维修、教学等过程。

背景技术

常规的测井地面系统由采集箱体、电源箱体、缆芯控制箱体、示波器面板等多个箱体构成。测井作业时，采集箱体主要负责采集井下仪器数据、深度数据、辅助变量(如张力、自然电位等)；电源箱体负责对井下仪器供电；缆芯控制箱体负责连通测井电缆与采集箱体、电源箱体，实现不同系列仪器的信号和电源分配；示波器面板在设备发生故障时维修人员使用。这样的测井地面系统需要配置的箱体繁多，在测井车中占用较大的空间，运输、制造成本较高。因此，本公司研制了高集成度测井地面系统，它对多个箱体进行优化设计，合并功能模块，大幅度缩小体积，降低使用和维护成本。

高集成度测井地面系统的特点是在一个机箱内，集成井下信号处理、数据采集、仪器供电、缆芯切换、数据传输、射孔等测井地面系统必备的各项功能。

发明内容

本发明利用最新的软件、电子、通讯、电源等技术，将测井作业中地面系统所必备的各项功能模块集成到一个箱体内部，形成一个高集成度、高性能的测井地面系统。

本发明的技术方案：高集成度地面系统由前端机总成、系统电源、深度系统、井下电源、扩展卡模组、控制面板总成、散热系统、EMI系统组成。该地面系统在作业时，与井下仪通过测井电缆连接，与上位机通过通讯线连接。

系统上电后，系统电源将外部电源转换为低压工作电源。由于系统使用低压工作电源大多用于精密测量、高速通信等，故需要对低压工作电源进行净化处理，经过净化后的低压电源再提供给各功能模块使用，以保证系统的可靠性。

前端机总成由高性能处理器、LCD液晶显示屏、功能按钮、大容量存储器、通讯管理、总线控制几部分组成。高性能处理器运行操作系统软件和箱体功能管理软件，并将内部总线传输过来的各种功能信息数据在LCD液晶显示屏上显示；功能按钮，可脱离上位机软件对系统中功能模块进行控制、参数快捷设置等；通讯线与主机进行数据通信，同时把数据存贮在自身的大容量存贮器中；内部总线将深度系统、井下电源、扩展卡等连接起来，按照既定的时序将各模块数据收集起来，然后传送给高性能处理器进行处理，同时也接收上位机的命令并分配给各指定节点。

深度系统由深度处理单元、模拟量处理单元、控制单元及存储单元构成。深度处理单元负责实时计算当前深度、速度，并根据报警设置(如：井口报警、井底报警、超速报警、低速报警)，及时上报当前深度单元的工作状态，以便操作人员或上位机软件进行相关处理；模拟量处理单元负责系统张力信号(TEN)、自然电位信号(SP)、磁记号信号(MMD)及磁定位信号(CCL)的实时采集，张力单元根据报警设置(如：遇阻报警、遇卡报警)，及时上报当前张力单元的工作状态，以便操作人员或上位机软件进行相关处理；控制单元根据上位机软件命令，对深度系统中的各通道增益、通道选择等参数进行操作，实现程序控制；存储单元使用高可靠掉电存储器件，将深度系统中重要的参数保存下来，掉电后重新上电仍保持最后一次操作参数。

井下电源为井下仪器提供工作电源。电源模块从外部电源获取能量，自带过压、过流保护等功能，根据上位机软件或者控制面板的命令变换出需要的频率的电压值，同时各种保护参数也可以通过命令进行设置。电源模块自带的存储单元将每次更改后的参数保存下来，掉电后重新上电仍保留最后一次操作参数。

扩展卡模组可配置扩展板卡1～N个(N＜32)，上电后扩展卡通过内部总线与前端机总成进行数据交换：首先将当前所在卡槽位置及其他自身信息上报给前端机总成，然后接收前端机总成配置命令完成初始化配置。完成配置后，扩展卡与箱体内部其他节点按照既定总线时序进行工作。由于内部总线协议可自动识别到扩展卡的位置，且总线协议与卡槽位置进行关联，故在扩展卡模组中可以插入多个相同功能扩展卡，利用总线协议对板卡的禁止、唤醒功能，可选择相同功能板卡中的其中一个作为有效板卡使用。

整个系统中的各个采集板及电源可以按照软件命令传输特定测试点的波形数据，并在上位机进行显示，以便调节参数、诊断或排除故障，从而替代独立示波器面板。

作业过程中，操作人员通过控制面板总成上的开关或上位机软件命令来选择所需要的缆芯分配模式、供电电压/频率等。

附图说明