井下石油仪器状态监测系统设计

摘要

在大斜度井、水平井和超深井等恶劣条件下，无电缆过钻具存储式测井是一种十分有效的测井技术，在测井领域中有着广泛的应用。然而，在无电缆过钻具存储式测井过程中，地面系统无法获知测井仪器在泵出之前的工作状态，测井成功率低。为了提高测井成功率，在测井仪器泵出之前对其进行状态监测有重要的工程意义。 论文针对一种改进的过钻具存储式测井工艺设计了一套存储式测井仪器状态监测系统。仪器状态监测系统包括地面和井下系统两部分，通过地面发送控制命令，由电缆传输到井下系统，井下的相关仪器收到命令后将状态数据发送至地面系统，实现对测井仪器的状态监测。该系统可以在测井仪器泵出钻具之前实时监控仪器状态，主要的研究内容如下： ① 根据改进的过钻具存储式测井工艺特点，完成了测井仪器状态监测系统的总体方案设计。 ② 以TI公司的DSP处理器TMS320F28069为核心搭建了地面监测系统，并完成了系统外围模块的设计，包括命令驱动模块、增益控制模块、电缆张力信号处理模块、深度信号处理模块和USB接口，实现了状态监测命令功率放大、状态数据预处理和状态数据在计算机与地面监测电路之间的双向传输。 ③ 结合硬件系统，在CCS平台完成地面监测模块的控制程序设计，包括USB接口程序设计、命令编码程序设计、程控电路程序设计、ADC模块程序设计和eQEP模块程序设计，实现了命令编码和数据采集。 ④ 在Visual Studio平台编写计算机控制界面，设计状态数据的解码算法，实现状态数据的解码功能。 对系统进行了通信测试试验、状态数据定时采集试验和抓释器控制试验，试验结果表明系统可以实现仪器的状态监测功能。

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摘 要

ABSTRACT

1 绪 论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题意义

1.4 主要工作及章节安排

2 系统总体方案设计

2.1状态监测对象及参数

2.2 需求分析

2.2.1 通信接口

2.2.2 地面采集模块

2.2.3 井下采集模块

2.3 总体设计

2.3.1 地面系统设计

2.3.2 井下系统设计

2.4 井况与仪器状态的决策方案

2.4.1 井况参数

2.4.2 测井仪器状态的决策方案

2.5 本章小结

3 系统硬件设计

3.1 命令驱动模块

3.2 数据采集模块

3.2.1 增益控制模块

3.2.2 深度信号处理模块

3.2.3 电缆张力信号处理模块

3.3 核心控制模块

3.4 USB接口模块

3.5 电源模块

3.6 本章小结

4 系统软件设计

4.1 地面系统软件设计

4.1.1 USB接口程序设计

4.1.2 命令编码程序设计

4.1.3 程控电路程序设计

4.1.4 ADC模块程序设计

4.1.5 eQEP模块程序设计

4.2 计算机软件设计

4.2.1 USB驱动程序

4.2.2 计算机软件

4.3 本章小结

5 试验与验证

5.1 通信测试试验

5.2 井下状态传感器监测试验

5.3 抓释器控制试验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 本文主要工作总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

附 录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录