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1、(10)授权公告号 CN 202083919 U(45)授权公告日 2011.12.21CN202083919U*CN202083919U*(21)申请号 201120164664.3(22)申请日 2011.05.23G05B 19/04(2006.01)E21B 47/00(2006.01)(73)专利权人南阳华美石油设备有限公司地址 473000 河南省南阳市中州西路869号南阳华美石油设备有限公司(72)发明人胜伟 郑南 李莉 周成权郑逢铭 罗小辉 李海涛 任科熊丽君 苏军献 陈健(74)专利代理机构郑州红元帅专利代理事务所(普通合伙) 41117代理人庄振乾(54) 实用新型名称测井。
2、车智能控制系统(57) 摘要本实用新型公开了一种测井车智能控制系统，包括人机界面单元、智能控制单元、信号检测单元以及执行单元，其中：所述人机界面单元包括车载电脑、操作手柄、按键和旋钮，智能控制单元为一台高速控制器，信号检测单元包括压力传感器、张力传感器以及光电编码器，执行单元包括变量液压泵和比例溢流阀，车载电脑设置系统工作方式，并将数值用过CAN总线传送给控制器，控制器内部算法设有PID调节环节、变量泵电流运算单元和溢流阀电流运算单元。该系统可以实现测试作业过程中的自动化控制，不仅提高了测试数据的准确率，降低操作人员的劳动强度同时也大大提高了作业的效率。(51)Int.Cl.(19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页CN 202083927 U 1/1页21.一种测井车智能控制系统，包括人机界面单元、智能控制单元、信号检测单元以及执行单元，其特征在于：所述人机界面单元包括车载电脑、操作手柄、按键和旋钮，智能控制单元为一台控制器，信号检测单元包括压力传感器、张力传感器以及光电编码器，执行单元包括变量液压泵和比例溢流阀，车载电脑设置系统工作方式，并将数值用过CAN总线传送给控制器，控制器内部算法设有PID调节环节、变量泵电流运算单元和溢流阀电流运算单元，光电编码器采集深度信号、张力传感器检测到的当前张力和压力传感器检测的压力。
4、信号输入至PID调节环节，PID调节环节输出给变量泵电流运算单元，并和溢流阀电流运算单元叠加后传递给溢流阀PWM驱动模块，溢流阀PWM驱动模块控制比例溢流阀动作，变量泵电流运算单元输出给变量泵的PWM模块，变量泵的PWM模块控制变量液压泵动作。权 利 要 求 书CN 202083919 UCN 202083927 U 1/3页3测井车智能控制系统0001 技术领域：0002 本实用新型属于石油勘探设备技术领域，具体涉及一种测井车智能控制系统。0003 背景技术：0004 测井车是一种用于油田测井的综合设备。通过绞车输送电缆把井下仪器运送到井下指定位置进行的地质数据测量，并将测量数据即时反馈至地。
5、面仪器，加以显示和记录。用于测井车上的智能控制装置，主要解决现有的测井车在实现仪器井下定位、控制运动的速度、液压系统工作压力的控制、电缆维持张力的控制等操作时以人为控制方式来完成，从而导致测井过程受人为干预因素过多影响测井作业准确度的问题。传统测井车显示方面采用机械指针式仪表显示，操作方面采用人工控制。测井过程中易受人为因素的干扰。因为测井时间一般都比较长，操作员需时刻保持注意力集中，导致操作员劳动强度较大；测井过程受人为干预因素过多，测井作业准确度低。具体表现为：1、显示：系统压力、辅助泵压力、补油压力、负压压力、气压压力数值均为指针表显示，读取不便且不准确。2、操作：系统压力设定：需在加载。
6、情况下手动转动调压阀手柄设置系统保护压力，加载麻烦，指针表读数不方便、读出数据不准确。测井仪器的提升下放速度及下井位置，靠操作工手柄控制，控制不精准，人容易疲劳。随钻测试是测井车作业工况的一种，即测井仪器与钻杆固定在一起随钻杆下井和升井的测试工况。测井仪器连接电缆，电缆缠绕在测井绞车上，钻杆起下动力由钻机提供，电缆卷绕动力由测井车提供。随钻测试中要求测井绞车起下速度与钻杆起下速度相同，且电缆上保持一定张力，工作过程中无论换向、停止、加减速，设定的张力值都保持恒定，以防止测试过程中电缆松弛、打扭、拉断等情况的发生。为了使下井仪器和钻杆保持同步，测井车绞车操作工要盯着钻杆的起下动作，加上听从司钻工。
7、指挥，控制绞车上提下放，尽量使绞车和钻杆同步。工作过程中操作工精力高度集中还会出现电缆过度绷紧和过度松弛状态，经常造成电缆被拉断、拉伤或松弛挤压被损坏的状况。实用新型内容0005 为解决现有技术存在的上述技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种绞车自动控制精度高，自动精确维持预设电缆张力，绞车电缆自动跟随钻杆运动，减轻操作员劳动强度的测井车智能控制系统。0006 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该测井车智能控制系统，包括人机界面单元、智能控制单元、信号检测单元以及执行单元，其特征在于：所述人机界面单元包括车载电脑、操作手柄、按键和旋钮，智能控制单元为一台控制器，信号检测单元包括压力传。
8、感器、张力传感器以及光电编码器，执行单元包括变量液压泵和比例溢流阀，车载电脑设置系统工作方式，并将数值用过CAN总线传送给控制器，控制器内部算法设有PID调节环节、变量泵电流运算单元和溢流阀电流运算单元，光电编码器采集深度信号、张力传感器检测到的当前张力和压力传感器检测的压力信号输入至PID调节环节，PID调节环节输出给变量泵电流运算单元，并和溢流阀电流运算单元叠加后传递给溢流阀PWM驱动模块，溢流阀PWM驱动模块控制比例溢流阀动作，变量泵电流运算单元输出给变量泵的PWM模块，变量说 明 书CN 202083919 UCN 202083927 U 2/3页4泵的PWM模块控制变量液压泵动作。0。
9、007 采用上述技术方案的有益效果：该测井车智能控制系统由操作人员通过人机界面输入系统参数，通过测量系统压力、电缆张力以及放线长度，由控制单元进行运算后控制执行单元进行相应的动作。智能控制系统可以由电缆测量头处取出张力和深度信号，由程序完成比较输出。从而自动精确维持预设电缆张力，绞车电缆自动跟随钻杆运动，该系统可以实现测试作业过程中的自动化控制，不仅提高了测试数据的准确率，降低操作人员的劳动强度，大大提高了作业效率。具体表现为：数字仪表显示：系统压力、辅助泵压力、补油压力、负压压力、气压压力数值均为数字表显示，读取方便且准确； 系统压力设定：在控制面板上数字设定，不需加载，数据准确，观察清晰，。
10、操作方便； 绞车操作：增加目的深度、速度及绞车上提/下放设定功能：在控制面板上先设定绞车上提或下放，再数字设定绞车上提下放速度和要求到达的目的深度，绞车自动维持设定速度运转，到达目的深度自动停车，降低对操作工要求，控制简单方便、准确，提高测井质量。可以由电缆测量头处取出张力和深度信号，由程序完成比较输出。自动精确维持预设电缆张力，绞车电缆自动跟随钻杆运动。在控制面板上设定电缆张力，系统自动保证电缆在一定张力值下绷紧并不过度绷紧。绞车在维持设定张力值下自动随钻杆上提、下放、停止。在控制面板上设定张力累加值，系统自动根据下井深度变化线性增加或减小原设定张力值。在控制面板上通过按键增加或减小张力设定。
11、值，每按动按键一下，张力设定值增加0.5kN或减小0.5kN。附图说明0008 下面结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细的说明。0009 图1为本实用新型的系统框图。具体实施方式0010 如图1所述的测井车智能控制系统，包括人机界面单元、智能控制单元、信号检测单元以及执行单元，所述人机界面单元包括车载电脑、操作手柄、按键和旋钮，智能控制单元为一台高速控制器，信号检测单元包括压力传感器、张力传感器以及光电编码器，执行单元包括变量液压泵和比例溢流阀，车载电脑设置系统工作方式，并将数值用过CAN总线传送给控制器。控制器内部预先调整好的参数包括：PID比例系数、PID微分系数、PID积分系数、。
12、变量泵电流基准值。控制器内部算法分为PID调节环节、变量泵电流运算单元和溢流阀电流运算单元。PID调节环节输入为：设定张力、通过张力传感器检测到的当前张力、PID比例系数、PID微分系数和PID积分系数，输出给变量泵电流运算单元，并和溢流阀电流运算单元叠加后传递给溢流阀PWM驱动模块。溢流阀电流运算单元输入为：系统工作方式（随钻/常规）、变量泵基准电流值和设定压力，输出和PID环节输出叠加后传递给溢流阀PWM驱动模块。变量泵电流运算单元输入为：系统工作方式（随钻/常规）、放线速度（数值）、设定深度（数值）、变量泵电流基准值以及 PID环节的输出值，输出给变量泵的PWM模块，该模块可根据给定值直。
13、接驱动电控变量泵。0011 工作流程：0012 （1）当系统工作在“随钻”模式下：0013 控制器通过光电编码器采集深度信号，随着深度增加，电缆自重会引起张力上升。说 明 书CN 202083919 UCN 202083927 U 3/3页5为了适应这种情况，张力控制目标值的计算公式如下：0014 目标值=设定张力+张力累加值*深度变化值0015 当张力实际值和目标值不相等时，系统进入调整状态。但是为了保证系统稳定，当实际值和目标值的差值小于设定的范围值时，系统不予调整。为达到稳定张力的控制目的，系统引入PID控制算法。0016 系统工作过程如下：0017 首先通过显示器输入电缆张力和张力累加。
14、值。在显示器上选择工作状态为“随钻”并确定后，控制器输出给变量泵上提方向的基准电流和比例溢流阀维持系统空负荷运转的基准电流（采用PWM输出，默认频率为200Hz，可根据不同液压器件进行调整。电流值通过调试确定）。系统实时采集张力信号和目标值进行比较（采样周期20ms）。0018 当钻杆加速下放或钻杆减速上提，电缆张力值大于目标值加范围值时，减小比例溢流阀的电流，使比例溢流阀开启压力降低。通过溢流油压反推斜盘，降低油泵排量直至油泵反向；0019 当钻杆减速下放或加速上提，电缆张力值小于目标值减死区值时，增大比例溢流阀的电流，使溢流阀开启压力增加，油泵上提排量恢复。如果绞盘收线速度依然无法达到要求，则增大对油泵的输出，提高绞盘收线速度，保证绞盘拉力；0020 当钻杆运动方向变化或遇阻遇卡时，系统迅速做出反应，执行保护动作，在整个过程中保证电缆不松弛，不打结，不断裂。0021 （2）常规：0022 切断随钻控制环节。通过显示器设定放线速度、目的深度以及系统最大压力，控制器通过放线速度换算成电流值输出给变量泵，以达到设定的放线速度。通过设定压力，换算成比例溢流阀的电流，使压力稳定在安全范围内。当深度达到设定深度时，停止对变量泵的输出，完成本次操作。说 明 书CN 202083919 UCN 202083927 U 1/1页6图1说 明 书 附 图CN 202083919 U。