摘要
本文在存储测试系统理论的基础上,探讨了存储测试系统的设计、复杂采样策略的设计和调试、传感器和电路的静、动态标定和校准等问题,研究了千米油井恶劣环境下的动态参量的测试技术的总体方案和设计原理,并分析了四通道石油井下测试仪具体硬件电路的设计,最后成功的应用在大庆、辽河、中原等油田的测井实验中。
本文主要阐述了以下四个方面的问题:
首先,在分析生产测井和射孔技术,特别是被测信号特点的基础上,提出了石油井下测试动态参量的总体设计方案,并简要介绍了此测试仪器的机械结构和电路模块组成。
其次,深入探讨了存储测试系统的系统设计、采样策略设计、状态设计、电源管理、触发电路设计等相关理论,提出了四通道石油井下测试仪的技术指标,并分析了此测试系统的硬件电路设计、时序逻辑的仿真和软件程序的设计等。
再次,对于传感器和电路的静、动态标定和校准,特别是利用落锤和模拟油井实验装置进行动态的校准等问题进行了较详细的论述。
最后,在细心研究采样策略的过程中,解决了变频采样时出现的问题,并依此提出了科学、可靠的采样策略,又通过解决集成电路超温度范围使用的问题,使得四通道石油井下测试仪得以在油田实用化。
Based on the theory of the stored testing and measuring system (STMS), the paperdiscussed the design of the STMS, the complex sampling strategy, the scale and calibration ofthe sensor and the circuit in the static and dynamic condition. Researched about the wholescheme and design theory of the measuring technology of dynamic parameters in thedown-hole atrocious circumstances. Analyzed the design of the hardware circuit of the FourChannels Oil-Well Down-hole Test Gauge, which applied to the well logging successfullysuch as Daqing, Liaohe and Zhongyuan oil field.
This paper mainly studied the four problems as follows:
Firstly, it developed the design scheme of the measuring technology of dynamicparameters in the oil-well which is based on the analysis of the well logging and perforationtechnology, especially the characteristics of the signal which is measured. Then it introducedthe mechanical structure and the circuit of the test gauge.
Secondly, researched about the theory of the design of the system, the sampling strategy,the state, the power management and the trigger circuit, put forward the specification of theFour Channels Oil-Well Down-hole Test Gauge, and introduced the design of the circuit, thesimulation of the sequential logic and the software.
Thirdly, scaled and calibrated the sensor and the circuit in the static and dynamiccondition, especially the calibration using in the drop hammer and the simulative oil-wellexperimental equipment are studied in detail.
Lastly, solved the problem that caused by the frequency conversion when sampling, andthe scientific and reliable sampling strategy is developed. Meanwhile, the system solved theusing problem of the over-temperature of the integrated circuit that makes the test gaugepracticality applied in oil-well.
引文
[1] 《试井手册》编写组.试井手册.北京:石油工业出版社.1991.7
[2] 曾永红.电子式井下压力计的研究与开发.华中科技大学硕士学位论文.武汉:华中科技大学.2002
[3] 周静,刘塞立,强琳.井下储存式电子压力计的软件设计.测井技术.1993,18(4):281~287
[4] 郭福田,薛光辉.井下存储式电子压力计的设计.石油规划设计.1999,10(1):35
[5] 姚素芬,只德瑞.智能型压力测试装置的研制.仪表技术与传感器.1997:18~20
[6] 俞英,王岚等.一种用于井下的压力、加速度测试仪.应用科技.2000,27(9):9
[7] 王华,祖静,杨志刚.石油井下电子测压器的新发展.中国兵工学会第六届测试技术学术年会论文集.北京:兵器工业出版社.1992:374~353
[8] 郭敏海.生产测井导论.北京:石油工业出版社,2003:308-309.
[9] 龚家隆.提高多通道测量精度的研究.上海工程技术大学学报,1996,第 10 卷.第4 期
[10] 戎舟.用 ispLSI 设计压力变化量测试系统.南京邮电学院学报(自然科学版).1999,第 19 卷.第 3 期
[11] 张文栋,马宝华,祖静.智能测试系统基本特征及其组成.测试技术学报.1994, 第 8 卷.第 2 期
[12] 祖静,申湘南,张文栋.存储测试技术.兵工学报.1994,(2)
[13] 张文栋.存储测试系统的设计理论及其应用.北京:高等教育出版社,2002,1
[14] 王连成.工程系统论.北京:中国宇航出版社,2002,1:26
[15] 金碧辉主编.系统可靠性工程.北京:国防工业出版社.2004
[16] 田仲,石君友.系统测试性设计分析与验证.北京:北京航空航天大学出版社.2003
[17] John W. Satzinger. Robert B. Jackson. Stephen D. Burd. Systems Analysis and Design in a Changing Word. 北京:机械工业出版社.2001
[18] 张毅,周绍磊,杨秀霞.虚拟仪器技术分析与应用.北京:机械工业出版社,2004: 242~245
[19] 赵新民,智能仪器设计基础.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.1999
[20] Stamatis Cambanis , Elias Mmasry .Sampling Designs for the Detection of Signals in Noise .IEEE Trans on Information Theory .1983 , IT -29,1
[21] 马铁华.北京理工大学博士后研究报告.存储测试技术的发展与应用及特种传感器技术研究.北京:北京理工大学.1999
[22] 孟立凡,郑宾.传感器原理及技术.北京:兵器工业出版社.2000
[23] 王远.模拟电子技术.北京:机械工业出版社.2000
[24] 廖裕评,陆瑞强.CPLD 数字电路设计——使用 MAX+plusⅡ.北京:清华大学出版社.2001
[25] 王道宪.CPLD/FPGA 可编程逻辑器件应用与开发.北京:国防工业出版社.2004
[26] 谢浔.强电磁环境下的动态信息获取与传输技术研究.中北大学硕士学位论文,太原:中北大学.2005
[27] 刘炳文.精通 Visual Basic 6.0 中文版.北京:电子工业出版社.1999.7
[28] 黄淼云,张学忠,王福成.Visual Basic 控件应用编程实例教程.北京:北京希望电子出版社.2002
[29] 徐科军主编.传感器与检测技术.北京:电子工业出版社.2004:16~31
[30] 宋寿春,俞瑞华,高玲珑.动态误差的表征及评估方法.测试技术学报.1994,第 8 卷.第二期.
[31] 宋文爱,卜雄珠.工程实验理论基础.北京:兵器工业出版社.2000
[32] 黄俊钦.测试系统动力学.北京:国防工业出版社.1996
[33] 袁希光.传感器技术手册.北京:国防工业出版社.1986
[34] 杜水友,裘国红,符传伟.激波管阶跃压力持续时间研究.中国计量学院学报.1996,1:51~56
[35] 中华人民共和国国家计量检定规程.JJG860-94
[36] 太原机械学院.油井模拟实验装置科学技术总结.太原:太原机械学院.1993.5
[37] 郑君里,应启珩,杨为理.信号与系统.北京:高等教育出版社.2000.5
[38] 朱明武,李永新.动态测量原理.北京:北京理工大学出版社.1993.10
[39] 程佩青.数字信号处理教程(第二版).北京:清华大学出版社.2001.8
[40] Stephane Mallat (France). A Wavelet Tour of Signal Processing. 杨力华等译.北京:机械工业出版社.2002.9
[41] 飞思科技产品研发中心编著.MATLAB 6.5 辅助小波分析与应用.北京:电子工业出版社.2003.1
[42] 杨杰.多通道测试仪器的多路转换器特性研究.中北大学学士学位论文.太原:中北大学.2005
[43] 李斌.一种高压快速 BiCMOS 模拟开关的设计.微电子学.1995,第 25 卷.4 期
[44] 方佩敏.带有数据锁存的低功耗四 CMOS 模拟开关—LTC221/222.今日电子.1995
[45] 张念念.模拟开关 IC 简介.电子应用技术.1994.第 5 期
[46] 姚富安.集成模拟开关的几种典型应用.电子应用技术.1994.第 12 期
[47] HCMOS 模拟开关及多路转换器/信号分离器.现代通信.1995.第 6 期
[48] 孙青等编著.电子元器件可靠性工程.北京:电子工业出版社.2002
[49] 谢兰昌等编著.精密仪器仪表机构设计.北京:电子工业出版社.1997
[50] 汤琳宝等编著.模拟 数字可编程器件与电路设计.北京:科学出版社.2003.11