一种地层测试器测控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地层测试器测控系统，该系统包括：供电模块，通过总线与地面操作系统连接的通讯模块，与通讯模块连接的主控模块，与主控模块连接的电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率计数据采集模块、石英压力传感器数据采集模块、样筒寻址模块以及传感器；主控模块接收来自通讯模块的指令，并根据不同的指令执行相应的操作与控制。本发明专利技术能够实现对仪器测量地层压力过程和地层流体取样过程的控制，包括控制直流无刷电机带动液压泵为系统提供液压动力，控制探针的张开和收回，控制柱塞泵活塞移动抽取地层流体，控制样筒短节的地层流体灌样，以采集多种地层压力和流体传感器数据，同时也提升了测控系统的测控效率。系统的测控效率。系统的测控效率。

【技术实现步骤摘要】
一种地层测试器测控系统


[0001]本专利技术涉及油井测试领域，具体涉及一种地层测试器测控系统。

技术介绍

[0002]在进行油井测试的过程中，需要对岩石及流体的特性进行定量判定，从而为油气的开采提供有效的依据。地层测试是一种在高温、高压的井筒环境下对地层和油气动态进行测量的技术，验证深度储层中压力、温度和流体的性质，并对油藏进行综合评价，以求取地层产能。电缆地层测试器是对地层进行动态测试的测井仪，通过对地层流体取样和压力测试，能够确定储层油水界面，获取有效渗透率，进而对储层进行产能评价。而电缆地层测试器测控系统则相当于电缆地层测试器的“大脑”，由多种电源电路和控制采集电路组成，可通过传感器进行数据采集以及井下通讯传输，以实现对仪器工作流程的控制。
[0003]现有的电缆地层测试器测控系统主要包括机械结构单元和电路模块两部分。其中，机械结构单元主要包括电机、电磁阀、应变压力计、温度传感器等；电路模块主要是对信号进行滤波、去耦、调零和放大等操作，并反馈控制如电磁阀、电机等机械单元的运行。
[0004]现有的电缆地层测试器测控系统在地层流体取样以及压力测试的过程中，主要存在以下问题：一是由于地层测试器涉及电源、电机、电磁阀、探针、泵抽、电导率计数、样筒寻址等多个短节，每个短节分布了数量不等的仪器并且仪器之间的动作时序复杂，在采集多种地层压力和流体传感器数据时存在测控效率低、容错性差的问题；二是大功率的直流无刷电机运转时对测控系统产生干扰、单一高压驱动的功率损耗、单一低压驱动能力不足以及不能满足175℃的特定工作环境等问题。
[0005]因此，地层测试器测控系统在地层流体取样以及压力测试的过程中存在的上述问题亟待解决。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的地层测试器测控系统。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种地层测试器测控系统，所述系统包括供电模块，通过总线与地面操作系统连接的通讯模块，与所述通讯模块连接的主控模块，与所述主控模块连接的电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率计数据采集模块、石英压力传感器数据采集模块、样筒寻址模块以及传感器；
[0008]所述通讯模块用于：通过总线接收来自地面操作系统的指令，将指令进行格式转换后发送给所述主控模块；以及，接收来自所述主控模块的数据，将数据进行格式转换后通过总线发送给地面操作系统；
[0009]所述主控模块用于：接收来自所述通讯模块的指令，若所述指令为采集指令，则通过RS485总线采集电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率计数据采集模块的数据，通过CAN总线采集石英压力传感器数据采集模块、样筒寻址模块的数
据，采集传感器数据；若所述指令为数据上传指令，则将采集到的数据发送给通讯模块；若所述指令为控制指令，则通过RS485总线向电磁阀驱动模块发送电磁阀操作指令，或者通过RS485总线向电机控制驱动模块发送电机操作指令，或者通过CAN总线向样筒寻址模块发送样筒操作相关指令。
[0010]在一种可选的方式中，所述供电模块用于将输入电源经过多种线性变换方式产生其它模块所需的模拟/数字电源，电磁阀驱动电源，石英压力传感器电源，流体传感器电源；
[0011]所述供电模块还用于：对直流无刷电机驱动所需电源进行滤波。
[0012]在一种可选的方式中，所述通讯模块包括：
[0013]由第一CMOS驱动器和第一变压器构成的第一数据通道；
[0014]由第二COMS驱动器和第二变压器构成的第二数据通道；
[0015]由差分总线接收器和第三变压器构成的指令通道；以及
[0016]编解码逻辑模块，用于将编码后的数据通过第一数据通道或第二数据通道上传至地面操作系统；将解码后的数据通过由TTL发送逻辑通过TTL信号通道发送给主控模块，接收主控模块经TTL信号通道发送的数据。
[0017]在一种可选的方式中，所述主控模块包括：微处理控制器、RS485接口芯片、CAN接口芯片、三路仪表放大器、一路运算放大器以及数字式温度传感器；其中，所述微处理控制器包括：第一SCI控制器、第二SCI控制器、CAN控制器以及模数转换器；
[0018]所述第一SCI控制器与所述RS485接口芯片组成RS485总线数据收发电路，实现与电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率数据采集模块之间的通讯；
[0019]所述第二SCI控制器通过TTL信号通道接收所述通讯模块的指令或上传采集的数据；
[0020]所述CAN控制器与所述CAN接口芯片组成CAN总线数据收发电路，实现与石英压力传感器数据采集模块与样筒寻址模块之间的通讯；
[0021]所述三路仪表放大器与所述模数转换器实现三路差压传感器压力信号的调理与采集；
[0022]所述一路运算放大器与所述模数转换器实现位移信号的调理与采集；
[0023]所述数字式温度传感器用于：监测环境温度；
[0024]所述微处理控制器用于：实现上电自检流程、采集数据流程、数据打包上传流程、自动抽泵流程控制流程以及样筒地址分配控制流程。
[0025]在一种可选的方式中，所述电磁阀驱动模块包括：RS485接口芯片、微处理控制器、第一P型双极型晶体管以及第二P型双极型晶体管；其中，所述微处理控制器包括：SCI控制器、第一数字式输出端口以及第二数字式输出端口；
[0026]所述SCI控制器与所述RS485接口芯片组成RS485总线数据收发电路，用于接收所述主控模块的指令；
[0027]所述第一数字式输出端口与第一P型双极型晶体管组成第一电磁阀驱动电路，所述第一P型双极型晶体管的发射极连接至电磁阀维持电源；
[0028]所述第二数字式输出端口与第二P型双极型晶体管组成第二电磁阀驱动电路，所述第二P型双极型晶体管的发射极连接至电磁阀激励电源；
[0029]所述微处理控制器用于：实现与主控模块的通讯流程、电磁阀操作控制流程。
[0030]在一种可选的方式中，所述电机控制驱动模块包括：RS485接口芯片、微处理控制器、硬件换向电路、栅极驱动器以及全桥MOSFET阵列；
[0031]所述微处理控制器与RS485接口芯片组成RS485总线数据收发电路，用于接收所述主控模块的控制指令和采集指令；
[0032]所述硬件换向电路由反相器和施密特触发器组成，通过所述微处理控制器的数字式输出端口信号和霍尔传感器信号一同控制电机的启动、停止、正转、反转以及转子转向；
[0033]所述栅极驱动器与全桥MOSFET阵列组成直流无刷电机转子驱动电路；
[0034]所述微处理控制器用于：实现与主控模块的通讯流程，电机启动、停止、正转、反转控制流程。
[0035]在一种可选的方式中，所述密度计数据采集模块包括：RS485接口芯片、微处理控制器以及起振激励与信号调理电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层测试器测控系统，其特征在于，包括供电模块，通过总线与地面操作系统连接的通讯模块，与所述通讯模块连接的主控模块，与所述主控模块连接的电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率计数据采集模块、石英压力传感器数据采集模块、样筒寻址模块以及传感器；所述通讯模块用于：通过总线接收来自地面操作系统的指令，将指令进行格式转换后发送给所述主控模块；以及，接收来自所述主控模块的数据，将数据进行格式转换后通过总线发送给地面操作系统；所述主控模块用于：接收来自所述通讯模块的指令，若所述指令为采集指令，则通过RS485总线采集电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率计数据采集模块的数据，通过CAN总线采集石英压力传感器数据采集模块、样筒寻址模块的数据，采集传感器数据；若所述指令为数据上传指令，则将采集到的数据发送给通讯模块；若所述指令为控制指令，则通过RS485总线向电磁阀驱动模块发送电磁阀操作指令，或者通过RS485总线向电机控制驱动模块发送电机操作指令，或者通过CAN总线向样筒寻址模块发送样筒操作相关指令。2.根据权利要求1所述的地层测试器测控系统，其特征在于，所述供电模块用于将输入电源经过多种线性变换方式产生其它模块所需的模拟/数字电源，电磁阀驱动电源，石英压力传感器电源，流体传感器电源；所述供电模块还用于：对直流无刷电机驱动所需电源进行滤波。3.根据权利要求1所述的地层测试器测控系统，其特征在于，所述通讯模块包括：由第一CMOS驱动器和第一变压器构成的第一数据通道；由第二COMS驱动器和第二变压器构成的第二数据通道；由差分总线接收器和第三变压器构成的指令通道；以及编解码逻辑模块，用于将编码后的数据通过第一数据通道或第二数据通道上传至地面操作系统；将解码后的数据通过由TTL发送逻辑通过TTL信号通道发送给主控模块，接收主控模块经TTL信号通道发送的数据。4.根据权利要求1所述的地层测试器测控系统，其特征在于，所述主控模块包括：微处理控制器、RS485接口芯片、CAN接口芯片、三路仪表放大器、一路运算放大器以及数字式温度传感器；其中，所述微处理控制器包括：第一SCI控制器、第二SCI控制器、CAN控制器以及模数转换器；所述第一SCI控制器与所述RS485接口芯片组成RS485总线数据收发电路，实现与电机控制驱动模块、电磁阀驱动模块、密度计数据采集模块、电导率数据采集模块之间的通讯；所述第二SCI控制器通过TTL信号通道接收所述通讯模块的指令或上传采集的数据；所述CAN控制器与所述CAN接口芯片组成CAN总线数据收发电路，实现与石英压力传感器数据采集模块与样筒寻址模块之间的通讯；所述三路仪表放大器与所述模数转换器实现三路差压传感器压力信号的调理与采集；所述一路运算放大器与所述模数转换器实现位移信号的调理与采集；所述数字式温度传感器用于：监测环境温度；所述微处理控制器用于：实现上电自检流程、采集数据流程、数据打包上传流程、自动抽泵流程控制流程以及样筒地址分配控制流程。
5.根据权利要求1所述的地层测试器测控系统，其特征在于，所述电磁阀驱动模块包括：RS485接口芯片、微处理控制器、第一P型双极型晶体管以及第二P型双极型晶体管；其中，所述微处理控制器包括：SCI控制器、第一数字式输出端口以及第二数字式输出端口；所述SCI控制器与所述RS485接口芯片组成RS485总线数据收发电路，用于接收所述主控模块的指令；所述第一数字式输出端口与第一P型双极型晶体管组成第一电磁阀驱动电路，所述第一P型双极型晶体管的发射极连接至电磁阀维持电源；所述第二数字式输出端口与第二P型双极型晶体管组成第二电磁阀驱动电路，所述第二P型双极型晶体管的发射极连接至电磁阀激励电源；所述微处理控制器用于：实现与主控模块的通讯流程、电磁阀操作控制流程。6.根据权利要求1所述的地层测试器测控系统，其特征在于，所述电机控制驱动模块包括：RS485接口芯片、微处理控制器、硬件换向电...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛永增，支宏旭，高天瑞，郝桂青，胡卫平，张华勇，周明高，韩雪松，
申请(专利权)人：中海油田服务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：