一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法技术方案

本发明专利技术提供一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其包含：井下传感器，其用于采集得到表征井下仪器状态的原始测量信号；微控制器，其上设置实时操作系统，实时操作系统具备故障监控任务创建功能，并依据故障监控任务的要求，基于原始测量信号实时监控井下仪器的状态；存储器，其采用冗余设计方式，与微控制器通信，用于存储井下仪器的故障信息。本发明专利技术提供的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法包含以下有益效果：可降低仪器开发难度和成本，系统所具备的故障分析功能为电子元器件和仪器整体的风险排查和故障分析提供了支撑，可提高仪器的工作稳定性和可靠性，有效降低故障率。效降低故障率。效降低故障率。

【技术实现步骤摘要】
一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法


[0001]本专利技术涉及钻井仪器
，具体地说，涉及一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法。

技术介绍

[0002]随钻测量(MWD)仪器可以提供定向参数，便于进行井眼轨迹调整。随钻测井(LWD)仪器可以提供电阻率、伽马等地质参数的测量，有效提高钻遇率。
[0003]随钻测量仪器和随钻测井仪器均为各厂商设计独立的硬件系统，再基于各自的硬件系统进行参数测量、信号传输等功能的开发调试，由于缺乏可通用的井下仪器基础平台，仪器开发的难度和时间成本大为增加。
[0004]由于井下工况复杂，仪器入井后长时间处于高温、高振动、高冲击等恶劣工作环境，会极大降低电子元器件及仪器整体的工作稳定性和可靠性，因此仪器出井后的保养、维护、检测是极为必要的。为提高仪器的抗振、抗干扰和电气安全性能，需对仪器进行灌封，对仪器的保养、维护、检测工作带来诸多不便，加之难以定位仪器在入井工作过程中出现故障问题，因此无法有效解决钻井仪器的风险排查、故障分析等问题。
[0005]针对现有技术的上述问题，本专利技术提供了一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术的问题，本专利技术提供了一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，所述系统包含：
[0007]井下传感器，其用于采集得到表征井下仪器状态的原始测量信号；
[0008]微控制器，其上设置实时操作系统，所述实时操作系统具备故障监控任务创建功能，并依据所述故障监控任务的要求，基于所述原始测量信号实时监控井下仪器的状态；
[0009]存储器，其采用冗余设计方式，与所述微控制器通信，用于存储井下仪器的故障信息。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述井下传感器包含以下一项或任意项的组合：加速度传感器、磁阻芯片、陀螺仪、温度传感器。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，所述实时操作系统支持以预设的方式创建所述故障监控任务，还支持后续开发的方式创建所述故障监控任务。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述系统包含：通信总线，其与所述微控制器通信，包含满足不同功能的多种通信总线，以扩展所述微控制器在功能开发时的通信能力。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述系统包含：微控制器监控芯片，其与所述微控制器通信，用于监控所述微控制器的状态，确保在所述微控制器出现故障时重启所述微控制器。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述系统包含：记录芯片，其与所述微控制器通信，用于记录井下仪器的当次工作时间、电子元器件电气表征量突变时间、仪器故障发生时间。
[0015]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种用于井下仪器的故障分析方法，通过如上任一项所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统执行，所述方法包含以下步骤：
[0016]S1、所述系统下井后，记录所述系统起始工作时间；
[0017]S2、周期性测量与判定井下仪器是否出现故障，记录井下仪器的使用信息以及所述故障信息；
[0018]S3、所述系统出井后，读取所述使用信息，对井下仪器的消耗情况进行评估，并对所述故障信息中指向的仪器进行性能检测；
[0019]S4、基于所述使用信息以及所述故障信息，结合工况信息，对出现的故障类型进行定位、分析、仪器性能改进，提高仪器的工作稳定性和可靠性。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，步骤S2包含：
[0021]周期性测量易出故障的电子元器件电气表征量，若高于或低于元器件规定的正常范围，则将该电子元器件的对应表征代码、电气测量值及相应的测量时间写入所述存储器。
[0022]根据本专利技术的一个实施例，步骤S2包含：
[0023]周期性判定与故障相关的预定义全局变量，若所述预定义全局变量为预设值，则判定发生相应故障，将故障类型和发生时间写入所述存储器。
[0024]根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上任一项所述的方法步骤的一系列指令。
[0025]本专利技术提供的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统及分析方法包含以下有益效果：可降低仪器开发难度和成本，系统所具备的故障分析功能为电子元器件和仪器整体的风险排查和故障分析提供了支撑，可提高仪器的工作稳定性和可靠性，有效降低故障率。
[0026]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0027]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0028]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统结构框图；
[0029]图2显示了根据本专利技术的一个实施例的一种用于井下仪器的故障分析方法流程图；以及
[0030]图3显示了根据本专利技术的另一个实施例的一种用于井下仪器的故障分析方法流程图。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细说明。
[0032]现有技术(CN104453842A)提供了一种油气井井下故障诊断系统及其诊断方法，诊断系统具有钻井液入口流量传感器、钻井液出口流量传感器、压力传感器、多通道信号采集与发送装置、多通道信号接收装置和计算机系统，钻井液入口流量传感器固定在地面管汇或立管上，钻井液出口流量传感器固定在油气井井口处的钻井液回流管或泥浆槽上，压力传感器设置在立管上，多通道信号采集与发送装置设置在井架的钻台上。但是，现有技术(CN104453842A)属于确定性质的故障诊断系统，仅能诊断有限的井下故障，不具备后续开发性。
[0033]现有技术(CN106647581A)涉及一种压裂施工过程井下故障诊断方法及装置，所述方法包括：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。但是，现有技术(CN106647581A)属于确定性质的故障诊断系统，仅能诊断有限的井下故障，不具备后续开发性。
[0034]现有技术(CN111982764A)提供一种基于岩屑粒径分布的井下故障分析处理方法及装置，该装置包括机架、筛分组件、进料系统、称量机构、驱动机构、控制系统，能够按岩屑粒径大小实现自动分级筛分并称量各级岩屑重量；该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述系统包含：井下传感器，其用于采集得到表征井下仪器状态的原始测量信号；微控制器，其上设置实时操作系统，所述实时操作系统具备故障监控任务创建功能，并依据所述故障监控任务的要求，基于所述原始测量信号实时监控井下仪器的状态；存储器，其采用冗余设计方式，与所述微控制器通信，用于存储井下仪器的故障信息。2.如权利要求1所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述井下传感器包含以下一项或任意项的组合：加速度传感器、磁阻芯片、陀螺仪、温度传感器。3.如权利要求1所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述实时操作系统支持以预设的方式创建所述故障监控任务，还支持后续开发的方式创建所述故障监控任务。4.如权利要求1所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述系统包含：通信总线，其与所述微控制器通信，包含满足不同功能的多种通信总线，以扩展所述微控制器在功能开发时的通信能力。5.如权利要求1所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述系统包含：微控制器监控芯片，其与所述微控制器通信，用于监控所述微控制器的状态，确保在所述微控制器出现故障时重启所述微控制器。6.如权利要求1所述的一种具备故障分析功能的井下仪器基础系统，其特征在于，所述系统包含：记录芯片，其与所述微控制器通信，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡越发，王敏生，郑奕挺，陈晓晖，崔谦，杨书博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：