专利名称：测井地面控制系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于石油勘探技术领域，涉及一种石油勘探过程中的测井技术， 真体地说，是涉及一种自动测井设备中的地面控制系统。
背景技术：
测井系统在石油勘探和油气开采过程中发挥着极其重要的作用。目前的测 井系统主要由井下测井仪器、深度系统、测井车和测井地面控制系统等部分组 成。其中，测井地面控制系统是全系统的核心，在整个测井系统中主要完成数 据采集、数据处理、系统集中控制、指令下发等任务，很大程度上决定了测井 工作的成功率和测井的质量。
目前，我国研制的测井地面控制系统，其技术发展相对滞后，体系结构复 杂庞大，可靠性不高、基本处于小数控水平，更不具备成像测井功能，与当今 高集成化、高精度、轻便型快速测井平台的国际发展趋势不相适应。中国加入
WTO以后，测井服务市场竟争更趋激烈，如何研制出符合我国市场需要的新型 测井地面控制系统是石油勘探技术领域迫切需要解决的主要问题之一。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有测井地面控制平台结构复杂庞大、可靠性差的技 术问题，提供了一种结构简单紧凑的测井地面控制系统，具有强大的数据处理 能力和极高的可靠性。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现 一种测井地面控制系统，包括测井主机、第一控制平台、信道切换单元和电源模块；所述信道切换单元分别与第一控制平台和电源模块相连接，并通过
所述第一控制平台连接测井主机；所述测井主机接收用户输入的操控指令，传 输至第一控制平台进行指令解析，进而生成相应的控制信号输出至信道切换单 元，对信道切换单元中的信号传输通道和电源传输通道进行选择切换，以连通 井下仪器与地面控制系统的信号传输通道，并为井下仪器输送电源；所述第一 控制平台通过信道切换单元采集井下仪器反馈的测量信号，进而输出至测井主 机进行监控。
为了提高测井地面控制系统运行的可靠性，在所述测井地面控制系统中还 设置有一测井辅机，连接第一控制平台，并与测井主机进行通信，在测井主机 故障时，代替测井主机继续执行测井任务。
其中，所述测井主机和测井辅机通过网络交换机与第 一控制平台连接通信。
为了对井下仪器的下井深度进行实时检测，将所述第一控制平台与设置在 测井车上的编码轮相连接，接收编码轮输出的检测信号，以进行下井深度的计 算，并将计算结果传输至测井主机；所述编码轮将检测信号同时输出至绞车面 板进行下井深度的计算及显示，以供操作测井车的技术人员监测、控制；第一 控制平台与绞车面板进行通信，对绞车面板的计算参数及计算结果进行校正。
进一步的，在所述第一控制平台中包含有以嵌入式计算机系统为核心的主 控模块和采集接口模块；所述主控模块接收测井主机和测井辅机下发的命令参 数或井下仪器的配置信息，转换为相应的控制信号传输至信道切换单元，并对 下井深度进行计算；所述采集接口模块通过信道切换单元接收井下仪器反馈的 测量信号，输出至主控模块进行处理及格式变换后，上传至测井主机或测井辅 机。
又进一步的，在所述主控模块中包含有PC104计算机和与其连接的深度计 算处理板、A/D板和DSP板，所述PC104计算机与测井主机和测井辅机相连接， 接收其下发的命令参数或井下仪器的配置信息，传输至DSP板进行编码，进而 生成相应的控制信号输出至信道切换单元;在所述采集接口模块中包含有模拟/脉冲信号处理板、声波/遥测信号处理板，对采集到的测量信号进行放大、滤波、
整形和电平变换处理后，输出至A/D板或者DSP板进行模数转换或者编码，进而生成数字信号传输至PC104计算机。
为了满足井下多种测试仪器的供电需求，在所述电源模块中设置有交流电源切换箱和直流电源组合箱，所述交流电源切换箱对外电和UPS电源进^f亍自动选择切换，其输出端连接井下仪电源箱和ELGAR电源，所述井下仪电源箱接收第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需交流供电输出至信道切换单元；所述直流电源组合箱连接多台程控直流电源，并根据第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需直流供电输出至信道切换单元。
再进一步的，在所述测井地面控制系统中还设置有专用于对特殊测井仪器(比如DITS系列的测井仪器)进行独立控制的专用测井主才几(比如DITS测井主机)和与其连接的第二控制平台；所述第二控制平台连接信道切换单元，完成特殊测井仪器与第二控制平台之间信号的双向通讯，并与第 一控制平台连接通信，读取编码轮输出的检测信号。
更进一步的，在所述测井地面控制系统中还包含有对电极系测井仪进行控制的电极系控制箱和/或对射孔取芯测井仪进行控制的射孔取芯控制箱；所述电极系控制箱与第一控制平台通信，并与信道切换单元相连接；所述射孔取芯控制箱与信道切换单元连^t妾通信。
另外，为了使所述测井地面控制系统日后可以方便地连接其它种类的测井仪器控制箱，以实现对其它种类测井仪器的实时监控，在所述测井地面控制系统中还包含有连接第 一控制平台的扩展信号接口和连接信道切换单元的扩展电缆接口，根据需要选择连接其它测井仪器控制箱。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是本实用新型的测井地面控制系统可靠性高，兼容性高，具有强大的数据处理能力和成像测井功能，可有效保证测井工作的成功率和测井质量，对石油勘探和油气开采任务的顺利实施起到重要的作用。结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附困说明
图1是本实用新型所提出的测井地面控制系统的一种实施例的系统原理框图。
务体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地说明。本实用新型的测井地面控制系统主要由测井主机、第一控制平台、信道切换单元和电源模块等部分组建而成。测井主机作为整套系统的中央控制单元，一方面完成对第 一控制平台中各功能模块所需驱动运行软件的下载和初始化工作，并在测井过程中完成检测数据的显示、绘图、记录以及对各种数据的管理
工作；另一方面，完成对井下仪器串的配置、供电、刻度、推靠等测井才喿控指令的发送任务。第一控制平台主要完成对测井主机下发的操控指令进行解析，并对各种测井方式反^t贵的测量信号进行采集和控制等任务。信道切换单元分别与第 一控制平台和电源模块相连接，根据第 一控制平台解析输出的控制信号对其内部的信号传输通道和电源传输通道进行选择切换，以连通井下仪器与地面控制系统的信号传输通道，并为井下仪器输送电源。
下面通过一个具体的实施例来详细阐述所述测井地面控制系统的具体组成结构及其工作过程。
实施例一，参见图1所示，在本实施例中，为了保证整套地面控制系统运行的可靠性以及确保测井任务能够持续进行，在本系统中又额外设计了一台测井辅机。测井辅机通过网络交换机与测井主机交换数据，使系统在测井的同时可以进行资料处理等工作，以提高工作时效。若测井主机在执行测井任务的过程中出现故障，可以通过以太网口方^f更快捷地将测井辅^U妄入系统，以替代测井主机继续完成测井任务。
测井主机和测井辅机通过选择开关连接绘图仪，根据实际需要控制选择开关连通测井主机和绘图仪的连接通路或者测井辅机与绘图仪的连接通路，以完成测井项目的绘图工作。所述绘图仪在测井出图的同时，还可以进行测后资料的出图工作。
第 一控制平台采用以嵌入式计算机系统为核心构成的主控模块和采集接口模块组成。通过主控才莫块来接收测井主机和测井辅机下发的命令参数和井下仪器的配置信息，进而转换为相应的控制信号传输至信道切换单元，以对其内部的信号传输通道和电源传输通道进行选择切换，并通过采集来自编码轮的检测信号来对井下仪器的下井深度进行准确计算和控制。采集接口模块通过信道切换单元接收井下仪器反馈的测量信号，输出至主控模块进行处理及格式变换后，上传至测井主机或者测井辅机，供操作人员监控。
在本实施例中，所述主控模块优选采用以PC104计算机为核心配合插接多种类型的功能模块的方式组建形成。如图1所示，PC104计算机为目前工业上常用的工控机，采用总线结构和模块化设计技术，其内部CPU及各功能模块皆采用插板式结构连接通讯，并提供丰富的扩展插槽以插接其它功能模块。在本实施例中，可以在PC104计算机上插接A/D板和DSP板等功能才莫块，以配合PC104计算机完成模数转换功能和数字信号处理任务。所述PC104计算机通过网线连接网络交换机，并通过网络交换机连接测井主机和测井辅机，进而通过以太网络实现测井主才几或测井辅才几与PC104计算机之间信号的实时通讯。
系统运行后，测井主机将采集、控制驱动软件传送至PC104计算机的随机存储器中，供PC104计算机调取运行。PC104计算机运行后，接收来自测井主机或测井辅机下发的操控指令，包括命令参数和有关井下仪器的配置信息等，进而对操控指令进行解析，通过DSP板进行编码后，生成相应的控制信号输出至信道切换单元和电源模块，进行信道的选择切换及电源的配置，进而向相应的井下仪器输送工作电源并下达相关的使能和采集命令。在本实施例中，所述PC104计算才几通过RS485串口与信道切换单元和电源模块连接通信，进行控制信号的下发。当然，也可以采用RS232、 12(:总线或者GPIB通信板等其它接口形式连接通信，本实施例并不仅限于以上举例。
在采集接口模块中包含有与PC104计算机插接通信的^^莫拟/脉沖信号处理板、声波/遥测信号处理板等，以用来接收不同井下仪器反馈回来的各种类型的测量信号，比如模拟信号、脉冲信号、声波信号和遥测信号等。各种井下仪器将采集到的测量信号经信道切换单元切换后，进入采集接口模块中相应的信号处理板进行放大、滤波、整形和电平变换等处理。其中，处理后的模拟量由A/D板进行通道选i奪、程控增益放大和A/D变换后，生成数字信号传输至PC104计算机。处理后的脉沖信号、声波信号和遥测信号进入DSP板进行解码，进而生成相应的数字信号输出至PC104计算机。PC104计算机将接收到的测量数据打
在测井作业中，当前井下仪器所处的井深位置是一个重要的测量参数，该参数可以通过设置在测井车上的编码轮输出的检测信号计算获得。测井仪器通过测井车上缠绕的电缆将其放入井下，电缆在下放过程中通过编码轮来测量下放长度。由编码轮IDW输出的深度信号、张力计输出的张力信号TEN和磁记号,D —方面传输至第一控制平台，通过其内部的主控模块进行深度计算，并上传至测井主机或测井辅机供操作人员监控；另一方面传输至绞车面板SDDP-C进行下井深度的计算及显示，以供操作测井车的技术人员监测、控制。第一控制平台中的主控模块通过RS232串行信号线与绞车面一反SDDP-C进行通信，对绞车面板SDDP-C的计算参数及计算结果进行校正。
在本实施例中，采用了由PC104计算机为核心的深度系统来完成编码轮检测信号的接收、深度计算、校正、预置及防抖防滑等处理任务。具体来讲，通过在PC104计算机板上插接深度计算处理板来接收编码轮IDW输出的深度信号、张力计输出的张力信号TEN和磁记号醒D,进而将校正后的增量深度中断输出至PC104计算机进行计深。同时，可以通过串口将当前深度值、键盘深度预置值、键盘深度校正值等信息发送给PC104计算机，进而打包上传至测井主机或测井辅才几进行显示、记录和修正。PC104计算才几通过RS232串口或者其它4妻口形式连接绞车面板SDDP-C,与其通信，进而对绞车面才反SDDP-C的计算参数及结果进行校正。
对于电极系测井仪和射孔取芯测井仪可以在地面控制系统中设置专门的电极系测井控制箱DJXP和射孔取芯控制箱CSP对其进行独立控制。电极系控制箱DJXP与信道切换单元相连接，采集井下电极系测井仪反馈输出的检测信号，进而与PC104计算机通信，具体可以采用RS485、 RS232等多种信号通讯方式，将采集到的检测信号处理后输出至PC104计算机，打包上传至测井主机或测井辅机。射孔取芯控制箱CSP与信道切换单元连接通信，可实现直流换档，交流取芯方式的取芯作业。射孔功能适用于以工作电源频率20KHz士2KHz i兹电雷管作为起爆雷管的射孔装置，也可以通过外接起爆器完成射孔功能。
除此之外，为了使测井地面控制系统日后可以方便地连接其它种类的测井仪器控制箱，以实现对其它种类测井仪器的实时监控，在本实施例的测井地面控制系统中还设置了连接第 一控制平台的扩展信号接口和连接信道切换单元的扩展电缆接口，根据需要可以选择将其它测井仪器控制箱接入系统，比如RFT重复式地层测试器接口箱等，以增强系统的兼容性和开放性。
在信道切换单元中设置有多块电缆切换板，可以采用继电器方式实现信号传输通道和电源传输通道的选择切换，进而根据井下测井仪器的组合对传输信号的缆芯和传输电源的电缆进行分配。采用选择开关将+5V、 +12V电源切换至所需的电缆切换板，通电的电缆切换板可与PC104计算才几通过RS485串口网络建立通讯联系而处于工作状态，其它电缆切换板则处于断电状态，PC104计算机对其不能访问，从而保证电缆切换系统的安全性和可靠性。在每块电缆切换板上均设置有RS485程控接口并具有不同的网络地址，PC104计算机根据不同的测井项目4喿作相应的电缆切换^1,还可以通过RS485串口网络访问各种切换状态，以进4于安全性4全测。在本实施例中，电源模块主要由交流主电源(比如外电)、交流辅助电源(比如UPS电源)、程控直流电源和继电器电源等组成，分别完成对各种井下仪器的电子线路供电、推靠器收张、程控直流供电和继电器换档等功能。为了满足井
下多种测试仪器的供电需求，在所述电源模块中设置了交流电源切换箱ACCP和直流电源组合箱DCCP,如图1所示。交流电源切换箱ACCP对外电和UPS电源进行自动选择切换，当外部交流供电断电时，自动接入UPS电源，为井下仪器提供持续的工作电源。交流电源切换箱ACCP的输出端连接井下仪电源箱TPS和ELGAR电源，所谓ELGAR电源即为美国产的ELGAR品牌的大功率交流电源，连接井下仪电源箱TPS的输入端。井下4义电源箱TPS通过RS485串口接收第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需交流供电输出至信道切换单元，进而为井下^f义器供电，比如50Hz (60Hz )、 400Hz交流电源或者60Hz移相电源。直流电源组合箱DCCP连接多台程控直流电源，比如图1所示的四台程控直流电源DCx4，并根据第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需的直流供电输出至信道切换单元，进而传输至井下仪器为其供电。
为了对目前的某些国外测井仪器进行控制和监测，比如哈里伯顿公司的EXCELL-2000 DITS系列测井4义器，在本实施例中，在测井地面控制系统中还i殳置了专用于对DITS系列测井仪器进行独立控制的DITS测井主机和与其连接的第二控制平台。所述DITS测井主机通过以太网络与第二控制平台连接通信，通过第二控制平台对DITS测井主机下发的操控指令进行解析，解码生成相应的控制信号输出至信道切换单元，以对其内部的信号传输通道和电源传输通道进行选4奪切换，进而将命令参数和相关的设定参数下传至井下的DITS系列测井仪器，驱动其按要求运行。在所述第二控制平台中包含有以PC104嵌入式计算机系统为核心构成的主控模块和专用于EXCCLL-2000 DITS系列测井仪器的遥测通讯接口 ，即DEMP接口 。 PCI04主控模块通过以太网连接DITS测井主机，在DITS测井主机的控制下，通过调制解调器实现与井下的DITS系列测井仪器的高速电缆遥测数据通讯功能，完成对DITS系列测井仪器的控制和信号釆集任务。与此
1同时，第一控制平台中的深度计算处理板将编码轮反馈的检测信号(包括深度
信号IDW、张力信号TEN和磁记号匿D等)实时打包传送至DEMP接口 ，供DITS系列测井仪器测井使用。PC104主控才莫块将采集处理后的测量数据上传至DITS测井主机，通过DITS测井主机完成相应测井项目的显示、绘图、记录和数据管理等任务。
此外，DITS测井主机通过选择开关连接绘图仪，通过对选择开关中的开关通路进行选择切换，进而可以控制绘图仪进行测井出图。
在本实施例的测井地面控制系统中还包含有一数字示波器，连接信道切换单元，对井下仪器反馈上来的测井信息原始信号的波形进行显示。
本实施例的测井地面控制系统是一个采用网络通讯实现多机多任务组合测井的测井平台系统，软件系统由中央控制系统(测井主才几和测井辅才几Windows2000操作系统)、前置采集系统(PC104计算机VxWorks实时多任务操作系统)和DSP高速数据处理软件等构成。
Windows 2000系统软件实现测井工程师对测井项目的管理和测井仪器串组合配置功能，接收测井过程中由PC104计算机上传的数据，实时计算控制井下仪器的状态转换，以完成测井仪器的状态设置、测井数据曲线显示、实时绘图、数据记录、回放与编辑、现场快速直观解释等功能，具有友好的人机对话界面。
VxWorks操作系统软件主要实现实时数据采集和处理，并控制地面系统进行采集通道的切换和供电操作等，是整套系统的实时采集处理核心。
DSP软件主要完成电缆遥测系统的编、解码功能，将电缆原始上传数据数字化后传送至VxWorks操作系统，将VxWorks下发命令编码后通过电缆传送至井下仪器。
本实用新型的测井地面控制系统具有高可靠性、高兼容性等优点，并具备成像测井功能，性能价格比极高。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种测井地面控制系统，其特征在于包括测井主机、第一控制平台、信道切换单元和电源模块；所述信道切换单元分别与第一控制平台和电源模块相连接，并通过所述第一控制平台连接测井主机；所述测井主机接收用户输入的操控指令，传输至第一控制平台进行指令解析，进而生成相应的控制信号输出至信道切换单元，对信道切换单元中的信号传输通道和电源传输通道进行选择切换，以连通井下仪器与地面控制系统的信号传输通道，并为井下仪器输送电源；所述第一控制平台通过信道切换单元采集井下仪器反馈的测量信号，进而输出至测井主机进行监控。
2、 根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述测井地 面控制系统中还包含有一测井辅机，连接第一控制平台，并与测井主机进行通 信，在测井主机故障时，代替测井主机继续执行测井任务。
3、 根据权利要求2所述的测井地面控制系统，其特征在于所述测井主机 和测井辅机通过网络交换机与第 一控制平台连接通信。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的测井地面控制系统，其特征在于 所述第 一控制平台连接设置在测井车上的编码轮，接收编码轮输出的检测信号， 进^f亍下井深度的计算，并将计算结果传输至测井主^L;所述编码轮将4企测信号 同时输出至绞车面板进行下井深度的计算及显示；第一控制平台与绞车面板进 行通信，对绞车面板的计算参数及计算结果进行校正。
5、 根据权利要求4所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述第一控 制平台中包含有以嵌入式计算机系统为核心的主控模块和采集接口模块；所述 主控模块接收测井主机和测井辅机下发的命令参数或井下仪器的配置信息，转 换为相应的控制信号传输至信道切换单元，并对下井深度进行计算；所述采集 接口模块通过信道切换单元接收井下仪器反馈的测量信号，输出至主控模块进 行处理及一各式变换后，上传至测井主纟几或测井辅才几。
6、 根据权利要求5所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述主控才莫 块中包含有PC104计算机和与其连接的深度计算处理板、A/D板和DSP板，所 述PC104计算机与测井主机和测井辅机相连接，接收其下发的命令参数或井下 仪器的配置信息，传输至DSP板进行编码，进而生成相应的控制信号输出至信 道切换单元；在所述采集接口模块中包含有才莫拟/脉沖信号处理板、声波/遥测 信号处理板，对采集到的测量信号进行放大、滤波、整形和电平变换处理后， 输出至A/D板或者DSP板进行模数转换或者编码，进而生成数字信号传输至 PC104计算机。
7、 根据权利要求4所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述电源模 块中包含有交流电源切换箱和直流电源组合箱，所述交流电源切换箱对外电和 UPS电源进行自动选择切换，其输出端连接井下仪电源箱和ELGAR电源，所述 井下仪电源箱接收第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需交流供 电输出至信道切换单元；所述直流电源组合箱连接多台程控直流电源，并根据 第一控制平台发出的控制信号，配置成井下仪器所需直流供电输出至信道切换 单元。
8、 根据权利要求4所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述测井地 面控制系统中还包含有专用于对特殊测井^f义器进行独立控制的专用测井主机和 与其连接的第二控制平台；所述第二控制平台连接信道切换单元，通过信道切 换单元与特殊测井仪器进行双向通信；所述第二控制平台同时与第一控制平台 连接通讯，由第一控制平台将编码轮输出的检测信号传输至第二控制平台。
9、 根据权利要求4所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述测井地 面控制系统中还包含有对电极系测井仪进行控制的电极系控制箱和/或对射孔 取芯测井仪进行控制的射孔取芯控制箱；所述电极系控制箱与第一控制平台通 信，并与信道切换单元相连接；所述射孔取芯控制箱与信道切换单元连接通信。
10、 根据权利要求4所述的测井地面控制系统，其特征在于在所述测井 地面控制系统中还包含有连接第 一控制平台的扩展信号接口和连接信道切换单元的扩展电缆接口 ，根据需要选择连接其它测井仪器控制箱。
专利摘要本实用新型公开了一种测井地面控制系统，包括测井主机、第一控制平台、信道切换单元和电源模块；所述信道切换单元分别与第一控制平台和电源模块相连接，并通过所述第一控制平台连接测井主机；所述测井主机接收用户输入的操控指令，传输至第一控制平台进行指令解析，进而生成相应的控制信号输出至信道切换单元，对信道切换单元中的信号传输通道和电源传输通道进行选择切换，以连通井下仪器与地面控制系统的信号传输通道，并为井下仪器输送电源；所述第一控制平台通过信道切换单元采集井下仪器反馈的测量信号，进而输出至测井主机进行监控。该系统可靠性高，兼容性高，具有强大的数据处理能力和成像测井功能，可保证测井工作的成功率和测井质量。
文档编号G05B19/418GK201392468SQ20092002129
公开日2010年1月27日 申请日期2009年4月21日 优先权日2009年4月21日
发明者强 吴, 吴俊卿, 吴兴东, 周鑫华, 彬 宋, 扬 宋, 张瑞吉, 易朝建, 丹 李, 李建新, 杨建轩, 昀 许, 贾红艳, 东 阎, 强 阮, 陈素琴, 隋晓波, 韩国彬, 阳 魏, 黄志松 申请人:青岛杰瑞自动化有限公司