石油测井数据采集系统
|
摘要
石油工业关乎国计民生，石油测井是石油生产过程的重要一环。随着科学技术的进步，越来越多的新技术应用到测井仪器的研制开发中，使得测量结果无论从精度还是效果上都有了长足的进步。
本文介绍的测井数据采集系统，主要用来检验射孔眼出油、出气、出砂状态，井下施工效果、井内总体状况和重点待检测部位，系统设计利用字符叠加电路将各种传感器采集到的温度、压力、深度以及磁定位数据与井下CCD摄像机产生的视频信号进行叠加，实时直观地显示井壁状况、井眼状况、工具位置以及井下油管管柱受损或腐蚀部位及其状况，诊断问题所在，对症下药。
系统设计完整，是一套涉及模拟电路、数字电路，硬件设计、软件编程的复杂系统，用到了多方面技术：设计温度和压力信号的采集、转换、放大、滤波电路；深度脉冲信号防抖动电路；选用专用的行场频同步分离芯片LM1881设计行场频同步分离电路；选用专用的字符叠加芯片uPD6450设计字符叠加电路，可以方便的设置字符显示的位置、大小、亮度、显示方式等；主控芯片采用Cygnal公司的芯片C8051F020来完成各种信息的收集处理和后期的字符叠加控制；经过字符叠加的视频图像，分别送至监视器和工控机上的视频采集卡，观察井下实时情况或作为资料保存；采用通用串行总线USB与工控机进行数据通信，简化了外设连接，真正做到即插即用；设计工控计算机上运行的上位机控制软件，通过软件可以显示、设置和更改系统参数以满足现场具体要求。
The petroleum industry is significant to the people's livelihood, oil well logging is an important part of petroleum production. Along with the advances of science and technology, more and more new techniques are applied to the development of oil well logging equipments, have improved the result of measurement a great progress not only in the accuracy but also in the effect.
The well logging system is designed to detect oil, gas and sand ejecting situation, the work effect, the whole situation, the most important point under the well, the system uses characters overlapping circuit to overlap the data include temperature, pressure, depth and magic location data on the video signal which is produced by CCD camera under the well, show the situation like well wall, well hole, location of the tools, location of the destroyed pipe in real time.
The well logging system is a whole system. Many kinds of techniques like analog circuit, digital circuit, hardware design, software program are involved: design temperature and pressure signal acquisition, converter, amplifier, filter circuit; depth signal jitter elimination circuit; horizontal and vertical synchronous department circuit by using LM1881; characters overlapping circuit by using uPD6450; use C8051F020 to deal with the data and control the characters overlapping; send the overlapped video to the monitor and the computer to display and save; communicate by USB between the system and the computer; design the software to display the data and set the parameters.
本文介绍的测井数据采集系统，主要用来检验射孔眼出油、出气、出砂状态，井下施工效果、井内总体状况和重点待检测部位，系统设计利用字符叠加电路将各种传感器采集到的温度、压力、深度以及磁定位数据与井下CCD摄像机产生的视频信号进行叠加，实时直观地显示井壁状况、井眼状况、工具位置以及井下油管管柱受损或腐蚀部位及其状况，诊断问题所在，对症下药。
系统设计完整，是一套涉及模拟电路、数字电路，硬件设计、软件编程的复杂系统，用到了多方面技术：设计温度和压力信号的采集、转换、放大、滤波电路；深度脉冲信号防抖动电路；选用专用的行场频同步分离芯片LM1881设计行场频同步分离电路；选用专用的字符叠加芯片uPD6450设计字符叠加电路，可以方便的设置字符显示的位置、大小、亮度、显示方式等；主控芯片采用Cygnal公司的芯片C8051F020来完成各种信息的收集处理和后期的字符叠加控制；经过字符叠加的视频图像，分别送至监视器和工控机上的视频采集卡，观察井下实时情况或作为资料保存；采用通用串行总线USB与工控机进行数据通信，简化了外设连接，真正做到即插即用；设计工控计算机上运行的上位机控制软件，通过软件可以显示、设置和更改系统参数以满足现场具体要求。
The petroleum industry is significant to the people's livelihood, oil well logging is an important part of petroleum production. Along with the advances of science and technology, more and more new techniques are applied to the development of oil well logging equipments, have improved the result of measurement a great progress not only in the accuracy but also in the effect.
The well logging system is designed to detect oil, gas and sand ejecting situation, the work effect, the whole situation, the most important point under the well, the system uses characters overlapping circuit to overlap the data include temperature, pressure, depth and magic location data on the video signal which is produced by CCD camera under the well, show the situation like well wall, well hole, location of the tools, location of the destroyed pipe in real time.
The well logging system is a whole system. Many kinds of techniques like analog circuit, digital circuit, hardware design, software program are involved: design temperature and pressure signal acquisition, converter, amplifier, filter circuit; depth signal jitter elimination circuit; horizontal and vertical synchronous department circuit by using LM1881; characters overlapping circuit by using uPD6450; use C8051F020 to deal with the data and control the characters overlapping; send the overlapped video to the monitor and the computer to display and save; communicate by USB between the system and the computer; design the software to display the data and set the parameters.
引文
[1] 张元中，肖立志．新世纪第一个五年测井技术的若干进展．地球物理学进展，2004，19(4)： 828-836
[2] 段康．我国海洋测井技术回顾与展望．地球物理学报，1994，37(2)：253-259．
[3] 谭延栋．测井高技术的发展与进步．天然气工业，1998，(1)：163-167．
[4] 陆大卫，范士洪．国外测井技术考察报告．测井技术，1997，21(6)：377-379．
[5] 王曰才．我国测井技术的回顾．测井技术，1989，13(3)：9-11．
[6] 谭延栋．世界测井技术发展方向．国外油气勘探，1996，8(4)：489-494．
[7] 赵平，陈国华．2005-2006年国内外测井技术现状及发展趋势．国外油田工程，2007，23(9)： 29-35．
[8] 王建华．声波测井技术综述，工程地球物理学报，2006，3(5)：395-400．
[9] 薛梅，楚泽涵，姜皓．声波测井仪器发展评述．石油仪器，2000，14(5)：6-10．
[10] 夏克文．超声成像仪简介．石油仪器，1994，(2)：112-114．
[11] 查恩来，丁凯．成像测井新技术在水利工程中的应用．地球物理学进展，2006，21(1)：290-295．
[12] 南亲江，钦惠平．定向扫描成像测井技术及其应用．探矿工程，2007，(1)：55-57．
[13] 王成虎，郭启良，陈群策等．新一代超声波钻孔电视及其在工程勘察中的应用研究．地质与勘探， 2007，43(1)：98-101．
[14] 罗宁，赵佐安．井旁有效裂缝的阵列声波识别方法．天然气工业，2007，(9)：34-36．
[15] 段方勇，屈万里，黄载禄．井下套管参数检测．华中理工大学学报，1996，24(3)：43-46．
[16] 鲁放，屈万里，余厚全等．小井眼多功能超声成像测井仪．测井技术，1999，23(6)：474-479．
[17] 王元胜，王晓峰．电视成像测井技术在油田开发中的应用．河南石油，2000，14(6)：10-12．
[18] 柴满洲，向绪金．张庆生等．井下电视测井系统在套管检测中的应用．测井技术，2002，26(3)： 242-246
[19] 孙传东，李驰，陈良益．水下电视系统研制中的技术难点及解决方法．光子学报，1998，27(5)： 462-466．
[20] 杨化俊．水下电视摄像装置的选择．电视技术，1994，(12)：55-58．
[21] 乐开瑞．油田井下电视技术研究．应用光学，1998，19(3)：36-38．
[22] 冉墨男．光纤视频传输在海港码头电视监控系统中的应用．舰船电子工程，2002，(4)：38-41．
[23] 刘爱琴．测温智能仪表中温度传感器的选择与使用．国外电子元器件，2002，(9)：64-65．
[24] 阮亮，高红，常缨等．用非平衡电桥法设计和组装电子数字温度计．物理实验，2001，21(10)： 24-26．
[25] 周云波，林加瑞．铂电阴二线制变送器的设计．电子技术应用，1997，(5)：22-23．
[26] 张玉范．测量放大器电路新探索．长春大学学报，2000，10(5)：18-19．
[27] 李江华，谢红，于蕾．仪表放大器技术初探与应用．应用技术，2001，28(9)：10-12．
[28] 刘江，王志欣，孙以材．双运放仪表放大器．半导体技术，2002，7(555)：55-57．
[29] 郭成锐，林鸣谢．压阻式MEMS压力传感器的原理与分析．电子质量，2007，(9)：38-40．
[30] Bicking R E. Fundamentals of Pressure Sensor Technology. Sensors, 1998, (30):5-9.
[31] Ranjit Singh, Low Leo Ngo. A Silicon Piezoresistive Sensor. IEEE International Workshop, 2002, (2):1453-1456.
[32] 赵庆海，傅琦．小直径井径、温度、磁定位组合测井仪研究．石油仪器，2001，15(1)：24-26．
[33] 郑健生，罗军，黄建忠等．石油测井光电编码器深度测量系统．武汉测绘科技大学学报，1998， 23(1)：67-69．
[34] 朱灿焰．提高增量式光电编码器计量精度的新方法．仪表技术与传感器，1998，(5)：23-25．
[35] DAVID S. K.CHAN.Accurate Depth Determination in Well Logging.IEEE,1984(2).
[36] Robert D-Stretch depth correction with logging cables. The Log Analyst.1993.
[37] 行鸿彦，王素品，景彦君．基于非门电路的高增益交流放大器理论研究与应用．电子测量与仪器学报，2002，16(1)：54-59．
[38] 梁志刚，吴燮华．用于智能小区的触摸屏控制系统．工业控制计算机，2004，17(5)：50-52．
[39] 葛亚明，刘涛，王宗义．视频同步分离芯片LM1881及其应用．应用科技，2004，31(9)：20-22．
[40] 孙洪波，杨兆选，杨同实．OSD芯片uPD6450及其应用．电子技术应用，1997，(4)：50-51．
[41] 曹国华，程继红．可编程视频字符选加芯片uPD6450及应用．国外电子元器件，1997，(1)：14-17．
[42] 孙韶媛，王利平，刘世才等．激光测距数据与夜视图像的实时叠加．激光与光电子学进展，2000， (11)：35-38．
[43] 孙韶媛，王利平，王燕等．OSD芯片uPD6450在激光测距数据与微光图像实时迭加中的应用． 电子技术，2001，(5)：54-56．
[44] 潘琢金，施国君．C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用．北京：航空航天大学出版社，2002．
[45] 童长飞．C8051F系列单片机开发与C语言编程．北京：航空航天大学出版社，2002．
[46] 何立民．单片机应用系统技术．北京：航空航天大学出版社，1990．
[47] 赵负图．数据采集与控制系统．北京：北京科学技术出版社，1987．
[48] 李希臣，邢文生．Design of USB2.0 Wireless Network Based on nRf2401 and CP2102．微计算机信息，2007，(20)：15-17．
[49] 于波，胡毅，文江涛．基于CP2102的USB接口设计．国外电子测量技术，2007，26(3)：40-42．
[50] 赵永刚，吴非．核磁共振测井技术在储层评价中的应用．天然气工业，2007，(7)：42-44．
[2] 段康．我国海洋测井技术回顾与展望．地球物理学报，1994，37(2)：253-259．
[3] 谭延栋．测井高技术的发展与进步．天然气工业，1998，(1)：163-167．
[4] 陆大卫，范士洪．国外测井技术考察报告．测井技术，1997，21(6)：377-379．
[5] 王曰才．我国测井技术的回顾．测井技术，1989，13(3)：9-11．
[6] 谭延栋．世界测井技术发展方向．国外油气勘探，1996，8(4)：489-494．
[7] 赵平，陈国华．2005-2006年国内外测井技术现状及发展趋势．国外油田工程，2007，23(9)： 29-35．
[8] 王建华．声波测井技术综述，工程地球物理学报，2006，3(5)：395-400．
[9] 薛梅，楚泽涵，姜皓．声波测井仪器发展评述．石油仪器，2000，14(5)：6-10．
[10] 夏克文．超声成像仪简介．石油仪器，1994，(2)：112-114．
[11] 查恩来，丁凯．成像测井新技术在水利工程中的应用．地球物理学进展，2006，21(1)：290-295．
[12] 南亲江，钦惠平．定向扫描成像测井技术及其应用．探矿工程，2007，(1)：55-57．
[13] 王成虎，郭启良，陈群策等．新一代超声波钻孔电视及其在工程勘察中的应用研究．地质与勘探， 2007，43(1)：98-101．
[14] 罗宁，赵佐安．井旁有效裂缝的阵列声波识别方法．天然气工业，2007，(9)：34-36．
[15] 段方勇，屈万里，黄载禄．井下套管参数检测．华中理工大学学报，1996，24(3)：43-46．
[16] 鲁放，屈万里，余厚全等．小井眼多功能超声成像测井仪．测井技术，1999，23(6)：474-479．
[17] 王元胜，王晓峰．电视成像测井技术在油田开发中的应用．河南石油，2000，14(6)：10-12．
[18] 柴满洲，向绪金．张庆生等．井下电视测井系统在套管检测中的应用．测井技术，2002，26(3)： 242-246
[19] 孙传东，李驰，陈良益．水下电视系统研制中的技术难点及解决方法．光子学报，1998，27(5)： 462-466．
[20] 杨化俊．水下电视摄像装置的选择．电视技术，1994，(12)：55-58．
[21] 乐开瑞．油田井下电视技术研究．应用光学，1998，19(3)：36-38．
[22] 冉墨男．光纤视频传输在海港码头电视监控系统中的应用．舰船电子工程，2002，(4)：38-41．
[23] 刘爱琴．测温智能仪表中温度传感器的选择与使用．国外电子元器件，2002，(9)：64-65．
[24] 阮亮，高红，常缨等．用非平衡电桥法设计和组装电子数字温度计．物理实验，2001，21(10)： 24-26．
[25] 周云波，林加瑞．铂电阴二线制变送器的设计．电子技术应用，1997，(5)：22-23．
[26] 张玉范．测量放大器电路新探索．长春大学学报，2000，10(5)：18-19．
[27] 李江华，谢红，于蕾．仪表放大器技术初探与应用．应用技术，2001，28(9)：10-12．
[28] 刘江，王志欣，孙以材．双运放仪表放大器．半导体技术，2002，7(555)：55-57．
[29] 郭成锐，林鸣谢．压阻式MEMS压力传感器的原理与分析．电子质量，2007，(9)：38-40．
[30] Bicking R E. Fundamentals of Pressure Sensor Technology. Sensors, 1998, (30):5-9.
[31] Ranjit Singh, Low Leo Ngo. A Silicon Piezoresistive Sensor. IEEE International Workshop, 2002, (2):1453-1456.
[32] 赵庆海，傅琦．小直径井径、温度、磁定位组合测井仪研究．石油仪器，2001，15(1)：24-26．
[33] 郑健生，罗军，黄建忠等．石油测井光电编码器深度测量系统．武汉测绘科技大学学报，1998， 23(1)：67-69．
[34] 朱灿焰．提高增量式光电编码器计量精度的新方法．仪表技术与传感器，1998，(5)：23-25．
[35] DAVID S. K.CHAN.Accurate Depth Determination in Well Logging.IEEE,1984(2).
[36] Robert D-Stretch depth correction with logging cables. The Log Analyst.1993.
[37] 行鸿彦，王素品，景彦君．基于非门电路的高增益交流放大器理论研究与应用．电子测量与仪器学报，2002，16(1)：54-59．
[38] 梁志刚，吴燮华．用于智能小区的触摸屏控制系统．工业控制计算机，2004，17(5)：50-52．
[39] 葛亚明，刘涛，王宗义．视频同步分离芯片LM1881及其应用．应用科技，2004，31(9)：20-22．
[40] 孙洪波，杨兆选，杨同实．OSD芯片uPD6450及其应用．电子技术应用，1997，(4)：50-51．
[41] 曹国华，程继红．可编程视频字符选加芯片uPD6450及应用．国外电子元器件，1997，(1)：14-17．
[42] 孙韶媛，王利平，刘世才等．激光测距数据与夜视图像的实时叠加．激光与光电子学进展，2000， (11)：35-38．
[43] 孙韶媛，王利平，王燕等．OSD芯片uPD6450在激光测距数据与微光图像实时迭加中的应用． 电子技术，2001，(5)：54-56．
[44] 潘琢金，施国君．C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用．北京：航空航天大学出版社，2002．
[45] 童长飞．C8051F系列单片机开发与C语言编程．北京：航空航天大学出版社，2002．
[46] 何立民．单片机应用系统技术．北京：航空航天大学出版社，1990．
[47] 赵负图．数据采集与控制系统．北京：北京科学技术出版社，1987．
[48] 李希臣，邢文生．Design of USB2.0 Wireless Network Based on nRf2401 and CP2102．微计算机信息，2007，(20)：15-17．
[49] 于波，胡毅，文江涛．基于CP2102的USB接口设计．国外电子测量技术，2007，26(3)：40-42．
[50] 赵永刚，吴非．核磁共振测井技术在储层评价中的应用．天然气工业，2007，(7)：42-44．
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |