基于CAN总线的套管阀阀底压力在线监测技术研究

摘要

针对企业委托的套管阀阀底压力在线监测系统课题,本文对井底压力的在线监测方法和产品设计进行了研究。提出了基于 CAN总线的套管阀阀底压力在线监测方法。开发了以单片机为核心,应用现代传感器,采用 CAN总线通讯的井底压力监测仪。该仪器带有温度补偿功能,适用于深度在10KM以内的套管阀底压力和温度的在线监测,并可存储数据。该课题经企业鉴定结论是:方案可行有效,解决了欠平衡钻井过程中套管阀底压力在线监测的难题,满足项目的要求。
　　首先对井底压力的监测方法进行了调研,全面了解了国内外井底压力的测量技术现状以及发展趋势。结合套管阀的特点,提出了采用压力传感器直接对阀底进行在线测量;确定了压力传感器的选型及其温度补偿方案:通过实验测得其温度特性曲线,采用最小二乘曲线拟合法和牛顿插值法逼近其温度特性曲线,计算出带有温度参数的数学补偿模型;应用 CAN总线技术,建立了井底和地面数据通讯系统,解决了远距离传输问题,提高了系统抗干扰性和动态特性;阐述了系统设计用到的关键技术,设计了基于单片机的硬件电路,其中包括压力和温度采集、调理电路, CAN总线通讯电路、外围电路控制单元、电源电路等;阐述了 LABVIEW和 IAR EW4305.3的编程方法,设计了上位机程序和下位机程序;设计了传感器的安装方法,最后对系统进行了实验室实验,分析了实验结果;结果表明,该方案可有效在线监测套管阀阀底的压力和温度。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源及完成情况

1.4 本课题主要研究内容

第二章 测量原理

2.1 套管阀的结构及其工作原理

2.2 井下压力测量方法研究

2.3 信号传输方式

2.4 压力传感器的温度补偿

2.5 系统总体样机设计方案

第三章 系统硬件设计

3.1 压力信号采集系统设计

3.2 温度信号采集系统

3.3 CAN总线通讯系统

3.4 系统电源电路设计

3.5 上位机通信电路设计

3.6 控制电路设计

3.7 仪器的分辨率设计

第四章 压力传感器的温度补偿

4.1 压力传感器的温度特性

4.2 传感器标定用到的关键技术

4.3 带有温度补偿的传感器标定方法

第五章 系统软件设计

5.1 软件用到的关键技术

5.2 系统程序

第六章 安装工艺与实验

6.1 安装工艺

6.2 实验

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望未来

致谢

攻读硕士学位期间的科研工作和发表的论文

附录

参考文献