机电一体化石油勘探钻井综合采录装置.pdf

本发明涉及一种机电一体化的石油勘探钻井综合采录装置设备，属于现代测试技术领域。
    在石油勘探钻井过程中，必须随时对钻井、钻机和地质构造等相关的各项参数不断进行采集、记录和分析，作为油田开采、规划和均衡生产的技术依据。现在油田配备的综合录井仪设备结构复杂、造价昂贵;内部装配有各种参数误差调整补偿和自动控制、传输、记录的电子线路，使仪器的成本提高，售价达几十万美元。另外，综合录井仪的调整及维护的工作量大，技术要求高，需由专业技术人员到现场配合钻井队开展工作，这样就难于在现场得到普及使用。

    本发明的目的是提供一种能克服上述缺点的机电一体化的石油勘探钻井综合采录装置设备。

    本发明是包括有装置计算机、分布式就地工业控制介面（RTU）、多种敏感器件组成的数据采集单元群和相应的传输连接装置构成硬件设备装置和在装置计算机的内存中存储的综合调整、补偿和记录各种测试数据和实时控制的程序和数据所形成的软件两部分。

    图1就是本发明的硬件结构装置设备的配置图。图中1是装置计算机，通过串行通讯接口与多个工业控制界面（RTU）2相连，3是各种敏感器件的数据采集单元群，它们安装在需要监测地各个恰当的位置上，数据采集单元群的相对应的输入模块则就近插在勘探钻井的附近安置的一个工业控制界面（RTU）2里的插槽中。4是传输电缆及连接装置。计算机1配置有自己的显示器CRT、控制键盘KEY和打印设备PRT。

    随着科学技术的发展，新技术革命将把人类社会从工业化推进到信息化，现在常规的各种机械和工业装置都将链入以微计算机为基础的信息装置中去，向自动化、智能化发展。七十所代中期提出的“机电一体化”思想已经被普遍认可并开始具备实施的可能和条件。不久，计算机就要安装到石油勘探钻井的现场作业区域，钻井设备实现机电一体化将成为技术进步的必然趋势。本发明的硬件设备就会取代综合录井仪而成为整套钻井机电装备的有机组成部分，而其中的工业控制界面（RTU）和装置计算机是整个钻井装置所共享的，本发明的关键是配套设置安装在需要监测的各个恰当位置上的各种机电一体化的敏感器件的数据采集单元群作为装置计算机的外围输入装置以及开发相应配套的各种调整、补偿和记录参数的应用软件包与综合均衡的程序和数据。

    本发明中的装置计算机和分布式就地工业控制界面（RTU）都是在市场上可以随意选购的标准化的通用商品。其中各个工业控制界面被就近安置在勘探钻井的附近，且其基本结构都是相同的：在每一个RTU中有多个插槽，这里可以插数/模转换适配模块，数字量输出输入的I/O模块，但更多的是插着各种敏感器件的相对应的输入模块，用于把多种参数传感量的输入信号转换成装置计算机能够接收处理的输入信息，并在计算机需要时，按照标准的RS422通讯制式，通过两者的串行通讯接口向计算机输出。数据采集单元包括有压力采集单元、强度采集单元、红外成分分析采集单元、磁敏（或光敏）物位采集单元等等，由它们分别对泥浆泵的输出压力、立管的压力和悬重，泥浆进出口的比重，泥浆的温度、各个机械运转部件的转速，大钩的空间位置泥浆携出段体的组分分析及测试数据等等进行实时敏感采集和传送到计算机进行综合处理（个别项目需辅以少量手工操作），再分析推导出泥浆的流量、钻井的进尺和地质地层构造数据等技术指标，甚至还可以对这些技术经济指标进行评价、建议和预测。同时，这些数据除可在显示屏显示或由打印机输出硬拷贝外，还被贮存在录井数据库中，供以后查阅检索。所有这些工作，主要是由计算速度快、内存容量大、软件功能强的计算机来完成，并且具备连续化、自动化和智能化的特征，使综合采录装置设备成为整个钻井装置里参与实时自动控制的一个有机组成。而整套装置设备的电路设计结构显著筒化，不仅降低了造价，减少了人工调整和维护的工作难度和强度，不需要专业队伍来管理使用。每个RTU可以与数个至十几个敏感采集数据单元相连，而它与计算机的通讯联系只须一个串行电缆相连，不必为每一个敏感测量元配置一条数据传输线路，使钻井现场避免缆线纵横如麻，难以管理维护的弊病。RTU还与执行其他测量和控制任务的器械设备相连，一起完成机电一体化的监控任务。