一种随钻测量地面系统技术方案

本发明专利技术提供一种随钻测量地面系统，包括以下几个部分：地面接口箱、PC机、司钻显示器、立管压力传感器、钩载传感器以及深度编码器；地面接口箱包括主控模块、深度采集模块、压力采集模块、与PC机通信接口模块；PC机通过与PC机通信接口模块、主控模块与地面接口箱连接，立管压力传感器将采集到的信号上传至压力采集模块，钩载传感器、深度编码器与深度采集模块连接，司钻显示器、井下探管与主控模块连接。本发明专利技术用于随钻测量的地面系统，通过接口箱内主控模块控制相应的传感器、深度编码器、井下探管、司钻显示器工作，实现了随钻测井中对井下信息的采样、处理、存储、显示等功能，本方案结构模块化，易于实现，实用性强，稳定性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油勘探
，具体而言，涉及一种随钻测量地面系统。
技术介绍
随钻测量就是在钻井过程中，完成对井底附近相关参数的连续自动测量，然后通 过泥浆脉冲将测量信息发送至地面，通过地面系统对测量信息进行采集、存储、处理、显示， 所W地面系统对整个测井过程起非常重要的作用。在国内，随钻测量技术还没有完全成熟， 过去的地面系统已经不能够满足现有随钻测量的需要。 因为现有地面系统已经无法满足随钻测量的需要，所W开发一种应用于随钻测量 的地面系统成为了本领域技术人员追求的目标。
技术实现思路
为了解决现有技术的地面系统无法满足随钻测量的需要等技术问题，本专利技术的目 的在于提供一种随钻测量地面系统。 为实现W上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下： 一种随钻测量地面系统，包括W下几个部分；地面接口箱、PC机、司钻显示器、立 管压力传感器、钩载传感器W及深度编码器；地面接口箱包括主控模块、深度采集模块、压 力采集模块、与PC机通信接口模块；主控模块、与PC机通信接口模块之间通过第一 USART 通信，所述主控模块与压力采集模块、深度采集模块共用一条SPI总线；所述PC机通过所述 与PC机通信接口模块、所述主控模块与地面接口箱连接，所述立管压力传感器将采集到的 信号上传至所述压力采集模块，所述钩载传感器、深度编码器与所述深度采集模块连接，所 述司钻显示器、井下探管与所述主控模块连接。 在较佳的技术方案中，所述主控模块包括MCU、W太网PHY、第二接口电路和第H 接口电路、第一前端处理电路、电源输出控制电路、电源电流采样电路，所述MCU通过与PC 机接口模块的第一接口电路与PC机连接，所述MCU顺序通过W太网PHY、RJ45后与PC机通 信，所述MCU分别通过第二USART和第HUSART连接第二接口电路和第H接口电路，并通过 第H接口电路转发命令给司钻显示器，通过第二接口电路与井下探管通信，所述第一前端 处理电路将井下探管采集的脉冲信号上传至所述MCU，所述MCU通过电源输出控制电路为 井下探管供电，所述电源电流采样电路将提供给井下探管的电流反馈给所述MCU。 在较佳的技术方案中，所述压力采集模块包括第二前端处理电路和双通道A/D转 换器，第二前端处理电路将从立管压力传感器接收的信号通过A/D转换器上传至SPI总线。 在较佳的技术方案中，所述深度采集模块包括一单片机和第H前端处理电路，所 述第H前端处理电路将钩载传感器和深度编码器接收的信号上传至单片机，经单片机处理 后上传至所述SPI总线。 在较佳的技术方案中，所述压力传感器和所述钩载传感器信号输出的电流大小为 4-20mA。 在较佳的技术方案中，所述地面接口箱与司钻显示器、压力传感器、钩载传感器、 深度编码器的连接通过电缆转接盒进行了转接。 在较佳的技术方案中，所述PC机和所述地面接口箱供电电源为220V市电。 在较佳的技术方案中，所述PC机和所述地面接口箱供电电源采用UPS电源，功率 为200瓦。 本专利技术用于随钻测量的地面系统，通过接口箱内主控模块控制相应的传感器、深 度编码器、井下探管、司钻显示器工作，实现了随钻测井中对井下信息的采样、处理、存储、 显示等功能，本方案结构模块化，易于实现，实用性强、稳定性高。【附图说明】 如图1为本专利技术的一种随钻测量地面系统的结构框图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。 如图1所示，本专利技术的一种随钻测量地面系统包括W下几个部分；地面接口箱、PC 机、司钻显示器、立管压力传感器、钩载传感器W及深度编码器。地面接口箱包括主控模块、 深度采集模块、压力采集模块、与PC机通信接口模块；主控模块、与PC机通信接口模块之间 通过第一USART通信，所述主控模块与压力采集模块、深度采集模块共用一条SPI总线；所 述PC机通过所述与PC机通信接口模块、所述主控模块与地面接口箱连接，所述立管压力传 感器将采集到的信号上传至所述压力采集模块，所述钩载传感器、深度编码器与所述深度 采集模块连接，所述司钻显示器、井下探管与所述主控模块连接。 地面接口箱负责将各传感器信号进行调理和处理、存储、转发，转发命令给司钻显 示器，并与井下仪器通信，转发相关命令给井下仪器，获取井下仪器的通讯数据转发给PC 机的地面处理软件。具体来讲，地面接口箱的主要功能包括： a.采集压力传感器、钩载传感器、深度编码器数据，处理数据、将相关数据封装好 后上传给PC机； b.转发PC机发给司钻显示器的相关命令（工具面、井斜、方位、井深、压力、日期、 时间、对话框消息等）； C.与井下探管直连接时，转发PC机发给井下探管的相关命令W及转发井下探管 上传给PC机的相关数据（探管测试、探管配置、探管数据下载、探管电流等）。 地面接口箱按功能可分为；主控模块、压力采集模块、深度采集模块、与PC机通信 接口模块等。其中，主控模块、压力模块、深度采集模块为H大主要模块。与PC机通信接口 模块主要是在PC机与接口箱通过USB 口或RS232串口连接时实现信号的转换。 主控模块包括MCU、W太网PHY、第二接口电路和第H接口电路、第一前端处理电 路、电源输出控制电路、电源电流采样电路。所述MCU通过与PC机接口模块的第一接口电 路与PC机连接，所述MCU顺序通过W太网PHY、RJ45后与PC机通信，所述MCU分别通过第 二USART和第H USART连接第二接口电路和第H接口电路，并通过第H接口电路转发命令 给司钻显示器，通过第二接口电路与井下探管通信，所述第一前端处理电路将井下探管采 集的脉冲信号上传至所述MCU，所述MCU通过电源输出控制电路为井下探管供电，所述电源 电流采样电路将提供给井下探管的电流反馈给所述MCU。 本实施例中，主控模块通过型号为STM32F107VC的MCU实现与PC机的通信控制、 与井下探管的通信控制、与司钻显示器的通信控制、与压力采集模块的通信控制、与深度采 集模块的通信控制、脉冲器及井下探管供电电源的输出控制、电源电流的AD采样、井下探 管模拟脉冲器输出波形信号X化的AD采样。为了兼顾实用性及稳定性，结合目前的技术发 展现状，MCU与PC机的通信实行可选择的双端口；第一USART和W太网接口。其中，第一 USART又被分成了两个RS232串口和两个USB接口，送部分功能由"与PC机通信接口模块" 来实现。与井下探管的通信控制通过第二USART来实现。第二USART经过第二接口电路处 理，转化为一根TSB总线。本实施例采用的通信方式为半双工通信，命令发送顿和响应顿交 替在总线上传输。井下探管包括多种设备，目前已定义的有MWD电子探管、伽马探管、电阻 率探管等。因此，TSB通信总线必须能够进行多地址通信。与司钻显示器的通信控制通过 第HUSART来实现。与压力采集模块的通信控制、与深度采集模块的通信控制通过SPI总 线及地址线来实现。MCU通过选择对应的地址线可分别与压力模块和深度模块进行通信， 可分别对其进行配置、下发命令、获取数据等。MCU还可控制脉冲器及井下探管供电电源的 输出，电源输出时采集电流的AD值。井下探管模拟脉冲器输出波形信号X化时，进行AD采 样。压力采集模块包括第二前端处理电路和双通道A/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随钻测量地面系统，其特征在于：包括以下几个部分：地面接口箱、PC机、司钻显示器、立管压力传感器、钩载传感器以及深度编码器；地面接口箱包括主控模块、深度采集模块、压力采集模块、与PC机通信接口模块；主控模块、与PC机通信接口模块之间通过第一USART通信，所述主控模块与压力采集模块、深度采集模块共用一条SPI总线；所述PC机通过所述与PC机通信接口模块、所述主控模块与地面接口箱连接，所述立管压力传感器将采集到的信号上传至所述压力采集模块，所述钩载传感器、深度编码器与所述深度采集模块连接，所述司钻显示器、井下探管与所述主控模块连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何明，李英波，刘金柱，
申请(专利权)人：北京环鼎科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11