压力温度双参数石油井下测试系统研究
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摘要
油井开发过程中,压力和温度数据一直都是人们最关心的参数,对压力和温度参数的测试是油井开发过程中必不可少的工作。因此对井下压力温度测试系统的研究非常有必要。
     基于压力和温度参数在试井完井中的重要性,本课题开发了压力温度双参数石油井下测试系统,该系统可满足井下测试中大容量数据的存储,掉电不丢失数据,微功耗小体积,智能化操作,一次下井多次采集,随动触发方式避免误触发以及传感器温度补偿等要求。经过多次井下实测实验并对测试结果进行了分析,验证了该测试系统的准确性。本文首先介绍了课题的研究背景,然后提出系统的总体方案设计,并对测试系统中采样策略、随动触发技术、压力传感器的温度补偿等关键问题进行了详细分析并给出解决方案,接下来重点讨论了测试系统的软硬件设计方案以及机械壳体设计,最后通过对实测数据的分析对比,在验证系统的基础上提出了复合射孔技术影响因素,并给出提高油井产能的关键意见。
     本文重点介绍的关键技术包括:数据存储方面使用大容量非易失性芯片,提高了存储容量和数据的保存时间;触发技术方面使用数字触发器,设计出新的随动触发技术实现不需编程自动触发,提高了测试系统的稳定性和准确性;系统控制模块设计了一种基于CPLD和单片机的双系统控制模块,在简化系统设计的基础上,有效的发挥CPLD与单片机各自的优点。
During the well development process, pressure and temperature date are key parametersin the field, and is essential to the well development process. So the research of down-holetemperature and pressure test system is very necessary.
     Based on the importance of pressure and temperature parameters in well test, this subjectdeveloped pressure temperature dual-parameters oil down-hole test system, to meet thehigh-capacity date storage, non-volatile date, micro-power and small-volume, intelligentoperation, collected several times in one time to go down, servo trigger to avoid falsetriggering and sensor temperature compensation in down-hole test, and the test results wereanalyzed to verify the accuracy of the test system. This paper introduces the researchbackground first, then the overall design of the system proposed, and the key problems of testsystem such as sampling strategy, servo trigger technology and temperature compensation areanalyzed in detail and gives solutions, next, focus on the test system hardware design,software design and mechanical shell design, Finally, the analysis of measured data to verifythe accuracy of the test system, and we have proposed to the influence factors of compoundperforating technology, and give the key solutions to improve the productivity of the well.
     This article focuses on the key technologies includes: we use high-capacity non-volatilechip to improve storage capacity and data retention time, digital trigger is used contrast to theprevious technical, this new servo trigger technology achieved without programmingautomatically trigger. The system control module designed a dual system based on CPLD andmicrocontroller test system, make of the respective advantages of CPLD and MCU tofunction effectively, and simplifies system design.
引文
[1]钟松定.试井分析[M].北京:石油工业出版社, 1991.6:5~7.
    [2]郭海敏.生产测井导论[M].北京:石油工业出版社,2003:402~407.
    [3]阿曼纳特U.乔德瑞.油井试井手册[M].北京:石油工业出版社,2004.11.
    [4] Bellaouar A,Elmasry.Low-Power Digital VLSI Design [J].Circuits and Systems,Boston,Kluwer Acadernic press,1995,2(1): 18-24.
    [5]牛超群.油气井完井射孔技术[M] .北京:石油工业出版社,1994:10~27.
    [6]徐锡良.试井[M].北京:石油工业出版社,1988.1:14~24.
    [7]编写组.油井射孔[M].北京:科学出版社,1978.10.
    [8]文浩,杨存旺.试油作业工艺分析[M].北京:石油工业出版社,2002.4:23~47.
    [9]李虞庚.试井手册[M].北京:石油工业出版社,1991.7.
    [10]孙以材.压力传感器的热零点漂移补偿与非线性修正[D].河北工业大学,2003.
    [11]李成华.现代测试技术[M].北京:中国农业大学出版社,2001:6~27.
    [12]张文栋.存储测试系统的设计理论及其在导弹动态数据测试中的实现[D].北京:北京理工大学.1995:1~4.
    [13]何道清,张禾,谌海云.传感器与传感器技术[M].科学出版社,2008.
    [14]李新宇.四通道石油井下测试仪的研究[D].太原:中北大学,2006.
    [15]裴东兴.新概念动态测试若干问题的研究[D].北京:北京理工大学,2004.
    [16]张文栋.存储测试系统的设计理论及其应用[M].高等教育出版社,2002.
    [17]吕元颖.存储式多参数测井仪[D].太原:中北大学,2006.
    [18]赵慧武.石油井下压力测试系统及其动态不确定度研究[D].太原:中北大学,2011.
    [19]赵纯.微功耗、小体积石油井下测试仪的研究[D].太原:中北大学,2009.
    [20]吴保松.单通道油井测压系统[D].太原:中北大学,2008.
    [21]苏进.异步FIFO存储器的设计[D].合肥:合肥工业大学,2007.
    [22] XU Peng,ZU Jing,Lin Zu-Sen.The Study of Buffer Structure of On-board Test’sCircuit Module in High Shock[J].IEEE T.Instrumentation and Measurement.2004. 1224-1226
    [23] A.K.Mallik.Principles of vibration control[M].New Delhi:Affiliated East West Press,1990.
    [24] C.M.Harris,Shock and Vibration Handbook[M].New York: McGraw Hill,Thirdedition,1988.
    [25]何金田,张斌.传感器原理设计与应用[M].哈尔滨:哈尔滨大学出版社,2009:160~189.
    [26]周浩敏,钱政.智能传感器技术与系统[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008:33~76.
    [27]林巨广,苗勇.一种新型的线性分段插值法的研究[J].机械工程师. 1999.7.
    [28]关岭,吴方.一种压力传感器零位温漂的补偿方法[J].新技术新仪器,2000年第20卷第3期.
    [29]李晶晶,岳瑞峰,刘天理.压阻式压力传感器零点输出研究[J].传感器技术,2002.
    [30]王振红,李洋,郝承祥.由可编程逻辑期间与单片机构成的双控制器[J].电子技术应用.2002.1.
    [31]肖胜武,靳鸿,祖静.基于CPLD的存储测试系统的研究[J].电子测量与仪器学报.2008年增刊.
    [32]李力.闪速存储器技术现状及发展趋势[J].单片机与嵌入式系统应用,2001.
    [33]张福学.传感器及其电路精选[M].北京:电子工业出版社,1999.
    [34]董建,蒋建伟,万丽珍.CPLD与单片机在超压存储测试系统中的应用[J].测试技术学报,2005年第一期.
    [35]李刚等.易学易用高性能SoC单片机ADuC841[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006. 1~9.
    [36]谈世哲,李建,管殿柱.基于Xilinx ISE的FPAG/CPLD设计与应用[M].北京:电子工业出版社,2009.8.
    [37]黄小勇.NAND Flash的存储管理设计[D].北京:北京邮电学院,2011.
    [38]李超,王虹现,刑孟道.高速大容量FLASH存储系统设计[J].火控雷达技术,2007.3.
    [39]陈晓风.高密度NAND Flash存储器与发展趋势[J].计算机应用,2008年增刊.
    [40]李宁,李刚.12位并行输出AD转换器AD7492[J].国外电子元器件,2001.4.
    [41]李刚等.ADuC845单片机原理、开发方法及应用实例[M].北京:电子工业出版社,2006.1~4.
    [42]戴红.高精度电子压力计的研究[D].西安:西安电子科技大学,2008.
    [43]辛春艳.VHDL硬件描述语言[M].北京:国防工业出版社,2002.
    [44]崔春生.新型石油井下动态参数测试技术研究[D].太原:中北大学,2007.
    [45]王路超.射孔参数优选技术研究[D].北京:中国石油大学,20