专利名称：网络传输成像测井地面系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测井地面系统，具体是指一种网络传输成像测井地面系统，是一 种石油勘探和生产过程中对地层物理参数和油井技术参数进行自动测量之设备中的地面 控制系统，属于石油勘探技术领域。
背景技术：
此种设备一般称为测井系统，主要由井下仪器、拖带仪器的电缆绞车及测井车、深 度测量系统、地面控制系统组成。做为整个测井系统的核心，地面控制系统要完成数据采 集、井下仪控制、系统供电控制、数据处理和解释等诸多任务，其性能决定了测井作业的成 功率及测井资料的质量。现有的测井地面控制系统，如对比文件1中，专利号为200920021291的中国专利 文献中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。目前的主打产品HH-2530测井地面系统，其结构复杂、数据传输率低，与国内同类 产品相比无太大技术优势，而对比国外先进测井系统，欠缺挂接成像测井仪器的能力，数据 吞吐量低、资料处理和解释能力弱，技术上存在代差。现测井服务市场竞争激烈，迫切需要 研制出一款新型测井地面控制系统。
发明内容
为解决上述现有技术中测井地面系统结构复杂、体系不合理、兼容性及可靠性差 的缺陷，本发明的目的在于提供一种模块化、网络化、结构简单紧凑、兼容性扩展性强的网 络传输成像测井地面系统。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下—种测井地面控制系统，该系统包括主控模块、接口模块、电源模块和辅助模块， 其中、主控模块、接口模块、电源模块通过控制总线，由网络接口及备用的USB接口、串口连 接成一个整体，组成一个测井控制局域网；为了大大提高工作效率，能方便地进行快速切换，所述的主控模块包括并列设置 的两台主机，一用于测井控制的第一主机，一用于资料处理的第二主机，所述的主控模块在 测井开始时对系统中各接口模块、电源模块和辅助模块进行初始化；所述的接口模块对某支仪器或某类仪器组合进行数据采集、信道控制、井下状态控制的智能节点，该接口模块包括并列设置的530/580接口模块、生产测井模块、射孔取芯 模块；所述的电源模块包括交流电源模块、直流电源模块以及专用电源模块，通过电源 总线给各接口模块、主机模块供电；所述的缆芯分配模块将测井电缆切分为四路测井信道和一路备用通道，分别接入 不同的接口模块；该缆芯分配模块与七芯电缆、单芯电缆及地面测量电极连接；所述的接口模块和电源模块接收主控模块的指令并执行相应操作，并报告自身工 作状态；所述的辅助模块包括设置在绞车内的用于采集深度信号、电缆张力、磁记号等辅 助信号的深度测量系统(SDDP)，所述的深度测量系统(SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP 模块传递深度数据。所述的测井地面控制系统，进一步，为了大大提高了系统灵活性，所述的主控模块 也能使用外挂主机(笔记本电脑)进行操作。所述的测井地面控制系统，所述的530/580接口模块以PC104工业控制计算机为 核心，配置580网络通讯调制解调器、530电缆通讯调制解调器、530声波数字化模块、模拟 信号采集板、缆芯通道切换板、侧向用35Hz程控电源等功能单元，所述的测井地面控制系统，位于绞车内的深度测量系统(SDDP)通过网络将井下 仪深度信息传递给第一主机，用以将测井数据转换为以深度坐标为单元的记录形式；主机 通过网络对深度测量系统的工作参数及计算结果进行设置和修正。所述的测井地面控制系统，所述的接口模块采用以PC104为核心的嵌入式计算机 平台，PC104主板负责接收第一主机的命令，控制相应的数据采集板和通道切换板工作；所 述的接口模块还包括580接口模块、530接口模块、哈里伯顿(DIMP)接口模块、射孔取芯模 块、生产测井模块、电极系测井模块，以及其它厂家按此接口标准生产的特殊接口模块。所述的测井地面控制系统，所述的数据采集板包括调制解调板、声波信号处理板 和模拟信号处理板，将相应井下信号进行处理后转换为数字信号传输至PC104主板，由其 打包上传第一主机。所述的测井地面控制系统，当采用哈里伯顿(DIMP)接口模块工作时，缆芯分配模 块将电缆接至DIMP模块，同时将网线接至安装了 CLASS软件的外挂笔记本电脑上，通过外 挂主机进行测井作业，DIMP负责DITS系列仪器的数据上传、命令下发及相应供电通道切 换，DIMP通过GPIB接口获取SDDP的深度信息。所述的测井地面控制系统，所述的各接口模块独立工作，工作时缆芯分配模块将 测井电缆切至其要求的通道上，各接口模块由于工作对象不同，配置不同的数据采集板、通 道切换板，但保持统一的对外接口。所述的测井地面控制系统，所述的直流电源模块选用成品程控电源，带有网络接 口，由主机直接控制；所述的交流电源模块因其输出变压器抽头要求，以两台成品程控电源 与交流控制面板(ACCP)组成。所述的测井地面控制系统，所述的交流控制面板(ACCP)是以PC104为核心的嵌入 式计算机平台，内置电量传感器、信号处理板和升压变压器，通过网络接收主机命令控制程 控电源的电压、电流、频率，并按要求的抽头形式输出；电量传感器和信号处理板采集电源参数，转换成数字量由PC104传至主机，供安全监测。与现有产品相比，本发明的优点显而易见技术先进、可靠性高、兼容性扩展性强， 有很强的数据处理能力和资料解释能力，能最大限度地保证测井作业的成功及测井资料的质量。
图1为本发明的整体结构示意图；
具体实施例方式下面通过附图加以实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，为本发明的整体结构示意图，一种测井地面控制系统，该系统包括主 控模块、接口模块、电源模块和辅助模块，其中、主控模块、接口模块、电源模块通过控制总 线，由网络接口及备用的USB接口、串口连接成一个整体，组成一个测井控制局域网 ’为了 大大提高工作效率，能方便地进行快速切换，所述的主控模块包括并列设置的两台主机，一 用于测井控制的第一主机，一用于资料处理的第二主机，所述的主控模块在测井开始时对 系统中各接口模块、电源模块和辅助模块进行初始化；所述的接口模块对某支仪器或某类 仪器组合进行数据采集、信道控制、井下状态控制的智能节点，该接口模块包括并列设置的 530/580接口模块、生产测井模块、射孔取芯模块；所述的电源模块包括交流电源模块、直 流电源模块以及专用电源模块，通过电源总线给各接口模块、主机模块供电；所述的缆芯分 配模块将测井电缆切分为四路测井信道和一路备用通道，分别接入不同的接口模块；该缆 芯分配模块与地面电极中的七芯或单芯连接；所述的接口模块和电源模块接收主控模块的 指令并执行相应操作，并报告自身工作状态；所述的辅助模块包括设置在绞车内的用于采 集深度信号、电缆张力、磁记号等辅助信号的深度测量系统(SDDP)，所述的深度测量系统 (SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP模块传递深度数据。进一步，为了大大提高了系统灵活 性，所述的主控模块也能使用外挂主机(笔记本电脑)进行操作。所述的530/580接口模 块以PC104工业控制计算机为核心，配置580网络通讯调制解调器、530电缆通讯调制解调 器、530声波数字化模块、模拟信号采集板、缆芯通道切换板、侧向用35Hz程控电源等功能 单元，位于绞车内的深度测量系统(SDDP)通过网络将井下仪深度信息传递给第一主机，用 以将测井数据转换为以深度坐标为单元的记录形式；主机通过网络对深度测量系统的工作 参数及计算结果进行设置和修正。所述的接口模块采用以PC104为核心的嵌入式计算机平 台，PC104主板负责接收第一主机的命令，控制相应的数据采集板和通道切换板工作；所述 的接口模块还包括580接口模块、530接口模块、哈里伯顿(DIMP)接口模块、射孔取芯模块、 生产测井模块、电极系测井模块，以及其它厂家按此接口标准生产的特殊接口模块。所述的 数据采集板包括调制解调板、声波信号处理板和模拟信号处理板，将相应井下信号进行处 理后转换为数字信号传输至PC104主板，由其打包上传第一主机。当采用哈里伯顿(DIMP) 接口模块工作时，缆芯分配模块将电缆接至DIMP模块，同时将网线接至安装了 CLASS软件 的外挂笔记本电脑上，通过外挂主机进行测井作业，DIMP负责DITS系列仪器的数据上传、 命令下发及相应供电通道切换，DIMP通过GPIB接口获取SDDP的深度信息。所述的各接口 模块独立工作，工作时缆芯分配模块将测井电缆切至其要求的通道上，各接口模块由于工
6作对象不同，配置不同的数据采集板、通道切换板，但保持统一的对外接口。所述的直流电 源模块选用成品程控电源，带有网络接口，由主机直接控制；所述的交流电源模块因其输出 变压器抽头要求，以两台成品程控电源与交流控制面板(ACCP)组成。所述的交流控制面板 (ACCP)是以PC104为核心的嵌入式计算机平台，内置电量传感器、信号处理板和升压变压 器，通过网络接收主机命令控制程控电源的电压、电流、频率，并按要求的抽头形式输出；电 量传感器和信号处理板采集电源参数，转换成数字量由PC104传至主机，供安全监测。下面介绍本发明的结构和工作过程见附图，测井地面控制系统从功能划分上可 分为主控模块、接口模块、电源模块和辅助模块四类。主控模块由两台测井主机及可选配的 外挂主机组成，是整个系统的中央处理器，是测井软件和资料处理、解释软件的运行平台， 由于是通过标准的网络接口与系统其它部分连接，只要具有网络通讯功能、满足软件运行 要求的计算机均可胜任，这就避免了以前系统由于功能划分不合理，对计算机硬件有过高 要求(如需ISA或PCI总线、中断响应时间需小于多少、需特殊接口等)而带来的问题，其选 择的灵活性大大增加。它在测井开始时对系统中各接口模块、电源模块和辅助模块进行初 始化(包括软件下载、参数设置、系统诊断等)；在测井过程中完成各模块上传数据的计算、 转换、处理，并对数据输出结果进行显示、绘图、记录和管理，并根据操作指令或控制流程要 求向各模块及井下仪器发送仪器配置、供电、刻度、推靠等操控指令；在测后对原始数据进 行编辑、重新处理，对已测得的资料进行合并、拼接、汇总及现场快速解释。主控模块实行冗 余配置，当一台主机发生故障时，另一台主机能迅速切换到工作状态，替代原主机完成测井 工作。接口模块定义为对某支仪器或某类仪器组合进行数据采集、信道控制、井下状态 控制的智能节点。以530/580接口模块为例，它以PC104工业控制计算机为核心，配置580 网络通讯调制解调器、530电缆通讯调制解调器、530声波数字化模块、模拟信号采集板、缆 芯通道切换板、侧向用35Hz程控电源等功能单元，为530系列仪器和580系列仪器提供数 据上传、电源供电及命令下发信道，通过网络上传采集到的仪器数据并通过供电、下发指令 对井下仪器进行控制，以完成530/580系列仪器的测井作业。系统运行时，首先缆芯分配模 块将电缆接至530/580接口模块，主机通过网络将此次作业的运行软件下载到PC104中，待 其运行后，根据主机下发的操作指令进行有关仪器的参数配置、供电通道切换、向井下发送 命令等工作。如需连接哈里伯顿测井仪器进行作业，则缆芯分配模块将电缆接至DIMP模块，同 时将网线接至安装了 CLASS软件的外挂笔记本电脑上，通过外挂主机进行测井作业，DIMP 负责DITS系列仪器的数据上传、命令下发及相应供电通道切换。DIMP通过GPIB接口获取 SDDP的深度信息。其它如射孔取芯模块、生产测井模块、电极系模块等接口模块，分别对应相应的测 井作业，同时除网络接口外，系统保留USB接口、串行口等连接方式，以方便原有型号模块 与主机的连接。深度测量模块(SDDP)负责采集测井数据中的特殊数据深度信号，及电缆张力、 磁记号等辅助信号。SDDP设置在绞车操作面板内，是以PC104为核心的嵌入式计算机系统， 内置脉冲处理板、模拟信号采集板、GPIB通讯板，接收深度编码轮传来的深度脉冲信号，张 力计的张力信号、磁检测器的信号，经处理和计算，得到仪器深度数据和张力、磁记号数据，通过网线与主机通讯，将这些数据传送到主机，主机将这些深度数据与测井数据融合，最终 形成以深度为坐标的记录数据。它也接收来自主机的命令，对深度系统运行参数进行设置、 修改，并对深度数据进行校正。SDDP保留有GPIB接口，以向DIMP模块传递深度数据。电源模块定义为井下仪器所需的主供电电源、推靠电源、大功率直流电源，并总结 了大多数常用变压器抽头形式，以电源总线方式定义下来，并按此标准规划为交流电源模 块和直流电源模块，小于100W的特种仪器电源(如35Hz电源)划分到其相应接口模块的 配置中，大功率特种电源(如核磁所用BOOST电源)采用辅助机柜或外挂方式解决。直流电源模块选用IKW成品程控电源，通过网络接口进行控制。交流电源模块由 两台程控电源和一台交流控制面板(ACCP)组成，ACCP是以PC104为核心的嵌入式计算机 系统，通过网络接收主机命令，以电压控制方式对两台交流电源进行控制，并通过电压、电 流传感器采集输出电压、电流，上传主机供安全监测。ACCP面板以升压变压器实现要求的输 出抽头形式。仪器供电操作时，主机首先通知相应接口模块，进行供电通道的切换操作，待接口 模块返回正确状态时，主机向电源模块下发电源起动信号，电源模块以程序规定好的电压、 电流上升率及上升时间，发出控制指令，使电源按控制要求供到井下仪器上。电源模块能通 过供电过程反馈的电压、电流参数自动计算电缆上的电压、电流损耗并提供补偿，以保持井 下端头电压或电流满足使用要求。辅助模块是指系统其它组成模块，包括缆芯分配模块、绘图仪、网络交换机、显控 台、UPS电源等，用以配合上述三种模块工作。缆芯分配模块用于将电缆信道切换至不同接口模块，仅使用机械开关实现，保证 不同信道间的隔离，使不同接口模块不至相互干扰。它使系统可同时配接五种不同接口模 块，相对于一般用户而言功能已经足够。而且接口模块可根据用户的不同要求选配，搭建有 不同工作侧重点的地面系统，真正实现灵活配置。绘图仪用于绘制测井曲线图或各种成果图。由于通过网络与主机连接，能方便地 接收来自多台主机的指令，响应其打印请求，在打印测井曲线图的同时，还能响应另一台主 机，进行资料处理、成果图等的出图。网络交换机选用工业以太网交换机，体积小、隐藏式安装，不占用机柜面板空间。 具有可靠性高、走线方便等优点。UPS电源用于在车载电源故障时为系统紧急供电，以完成仪器收拢、测井中止等一 系列规范操作，保证已进行的作业的资料完整性。在车载电源正常工作时可允当电源滤波 器的功能。显控台用于安装系统的显示器、键盘、鼠标等人机界面设备，为减速少系统外接 线，可选用无线键盘和鼠标。本测井地面系统是一个多机多任务实时测井服务系统，由多个软件系统支持以完 成系统各项功能。工作于测井主机中的是测井操作平台软件系统，采用WINDOWS XP系统， 先进的数据库技术，实现测井过程管理、数据处理、数据记录、资料综合处理等功能；工作于 接口模块、电源模块中的是采集控制系统软件，采用WIN CE系统，用于完成对各自所属仪器 及仪器组合进行数据采集、数据预处理、实时控制等工作。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解， 在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落 入本发明的保护范围之内。
权利要求
一种测井地面控制系统，其特征在于，该系统包括主控模块、接口模块、电源模块和辅助模块，其中、主控模块、接口模块、电源模块通过控制总线，由网络接口及备用的USB接口、串口连接成一个整体，组成一个测井控制局域网；为了大大提高工作效率，能方便地进行快速切换，所述的主控模块包括并列设置的两台主机，一用于测井控制的第一主机，一用于资料处理的第二主机，所述的主控模块在测井开始时对系统中各接口模块、电源模块和辅助模块进行初始化；所述的接口模块对某支仪器或某类仪器组合进行数据采集、信道控制、井下状态控制的智能节点，该接口模块包括并列设置的530/580接口模块、生产测井模块、射孔取芯模块；所述的电源模块包括交流电源模块、直流电源模块以及专用电源模块，通过电源总线给各接口模块、主机模块供电；所述的缆芯分配模块将测井电缆切分为四路测井信道和一路备用通道，分别接入不同的接口模块；该缆芯分配模块与七芯电缆、单芯电缆及地面测量电极连接；所述的接口模块和电源模块接收主控模块的指令并执行相应操作，并报告自身工作状态；所述的辅助模块包括设置在绞车内的用于采集深度信号、电缆张力、磁记号等辅助信号的深度测量系统(SDDP)，所述的深度测量系统(SDDP)保留有GPIB接口，以向DIMP模块传递深度数据。
2.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，进一步，为了大大提高了系 统灵活性，所述的主控模块也能使用外挂主机或笔记本电脑进行操作。
3.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的530/580接口模块 以PC104工业控制计算机为核心，配置580网络通讯调制解调器、530电缆通讯调制解调器、 530声波数字化模块、模拟信号采集板、缆芯通道切换板、侧向用35Hz程控电源等功能单兀。
4.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，位于绞车内的深度测量系 统(SDDP)通过网络将井下仪深度信息传递给第一主机，用以将测井数据转换为以深度坐 标为单元的记录形式；主机通过网络对深度测量系统的工作参数及计算结果进行设置和修 正。
5.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的接口模块采用以 PC104为核心的嵌入式计算机平台，PC104主板负责接收第一主机的命令，控制相应的数据 采集板和通道切换板工作；所述的接口模块还包括580接口模块、530接口模块、哈里伯顿 (DIMP)接口模块、射孔取芯模块、生产测井模块、电极系测井模块。
6.根据权利要求5所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的数据采集板包括调 制解调板、声波信号处理板和模拟信号处理板，将相应井下信号进行处理后转换为数字信 号传输至PC104主板，由其打包上传第一主机。
7.根据权利要求5所述的测井地面控制系统，其特征在于，当采用哈里伯顿(DIMP)接 口模块工作时，缆芯分配模块将电缆接至DIMP模块，同时将网线接至安装了 CLASS软件的 外挂笔记本电脑上，通过外挂主机进行测井作业，哈里伯顿(DIMP)接口模块负责DITS系列 仪器的数据上传、命令下发及相应供电通道切换，DIMP通过GPIB接口获取SDDP的深度信息。
8.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的各接口模块独立工 作，工作时缆芯分配模块将测井电缆切至其要求的通道上，各接口模块由于工作对象不同， 配置不同的数据采集板、通道切换板，但保持统一的对外接口。
9.根据权利要求1所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的直流电源模块选用 成品程控电源，带有网络接口，由主机直接控制；所述的交流电源模块因其输出变压器抽头 要求，以两台成品程控电源与交流控制面板(ACCP)组成。
10.根据权利要求9所述的测井地面控制系统，其特征在于，所述的交流控制面板 (ACCP)是以PC104为核心的嵌入式计算机平台，内置电量传感器、信号处理板和升压变压 器，通过网络接收主机命令控制程控电源的电压、电流、频率，并按要求的抽头形式输出；电 量传感器和信号处理板采集电源参数，转换成数字量由PC104传至主机，供安全监测。
全文摘要
一种测井地面控制系统，该系统包括主控模块、接口模块、电源模块和辅助模块，其中、主控模块、接口模块、电源模块通过控制总线，由网络接口及备用的USB接口、串口连接成一个整体，组成一个测井控制局域网；本系统具有技术先进、可靠性高、兼容性扩展性强的特点，有很强的数据处理能力和资料解释能力，能最大限度地保证测井作业的成功及测井资料的质量。
文档编号H04L12/28GK101881959SQ20101020193
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者何明, 刘金柱, 李英波 申请人:北京环鼎科技有限责任公司