專利名稱：測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，更詳細地說，涉及地球物理測井系統(tǒng)中的地面部分，用于電壓電流升壓、控制、測量和顯示。
背景技術：
測井貫穿于油氣藏勘探與開發(fā)的全過程，測井資料為認識油氣藏的地質(zhì)特征和儲層、產(chǎn)層性質(zhì)，劃分油、氣、水層和水淹層，油水井生產(chǎn)動態(tài)及其井的技術狀況，為計算油氣儲量或剰余可采儲量，制定和調(diào)整開發(fā)方案，采取增產(chǎn)措施、延長油水井使用壽命和提高采收率等提供依據(jù)。多年來，我國使用的中低端成套成像測井裝備依賴國外進ロ，目前，這些購買的設備已經(jīng)嚴重老化，迫切需要更新?lián)Q代，例如，2009年末成像裝備已達122臺套，現(xiàn)有的80% 進ロ成像裝備需要進ー步升級。此外，國外公司對高端測井裝備嚴密封鎖，只提供高端測井服務，不銷售高端測井裝備。近幾年，只有哈里伯頓公司仍向中國銷售中低端的成像測井裝備，但是產(chǎn)品使用和服務區(qū)域受到嚴格的限制，不能與設備的制造公司在服務市場上形成競爭局面。因此，國內(nèi)高端測井裝備的市場需求持續(xù)放大。現(xiàn)有的測井系統(tǒng)地面部分中的供電系統(tǒng)，采用電源輸入到升壓變壓器，再到調(diào)壓變壓器，最后輸出到測井電纜上。這種傳統(tǒng)方式，電源效率低，采用模擬手動控制方式，設備體積大，重量大，不利于系統(tǒng)的小型化和模塊化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于上述現(xiàn)有技術中存在的問題點而提出的，其目的在于提供一種測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，能夠在顯示界面上顯示出用戶所關心的電壓和電流、頻率等信息，并能夠配合其它硬件設備實現(xiàn)可靠的保護功能。本發(fā)明的ー個方面涉及ー種測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，對程控電源的輸出電力進行控制，包括液晶觸摸屏、主控裝置PC104、以及數(shù)據(jù)采集板，其中所述數(shù)據(jù)采集板包括信號轉換板、單片機、電流和電壓傳感器，并通過串ロ COM4與主控裝置PC104進行通信；所述觸摸屏顯示程控電源的信息，井根據(jù)該信息進行手動和自動電壓調(diào)節(jié)的選擇切換；所述主控裝置PC104通過以太網(wǎng)與測井主機進行交互，接收來自測井主機的指令信號后與所述程控電源和所述數(shù)據(jù)采集板進行通信，以進行加電控制和電壓電流的數(shù)據(jù)采集，從而調(diào)整輸出電壓幅度；通過手動操作的旋鈕直接控制所述程控電源的模擬輸入端來進行所述手動電壓調(diào)節(jié)。在上述測井系統(tǒng)程控電源的控制箱中，所述液晶觸摸屏安裝有嵌入式XP，以進行人機交互。在上述測井系統(tǒng)程控電源的控制箱中，所述液晶觸摸屏顯示如下信息，該信息包括所述程控電源的狀態(tài)、電壓電流信息、強制設置保護電壓和電流信息、測井前的測井儀
器信息。
在上述測井系統(tǒng)程控電源的控制箱中，所述程控電源包括2路交流電源和I路直流電源；每路交流電源具有ー個程控繼電器開關，接收測井主機的控制指令進行加電和關電的控制。本發(fā)明的另一方面涉及ー種測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，包括如上所述的程控電源的控制箱；和電壓調(diào)整裝置，具有升壓模塊，將所述程控電源輸出的電壓進行升壓并直接輸出到測井電纜上。在上述測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置中，所述升壓模塊的主交變壓器的輸出分為兩組，每組帶有1/3抽頭，1/2抽頭以及2/3抽頭，輔交變壓器的輸出為ー組，帶有1/2抽頭。在上述測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置中，所述升壓模塊的主交變壓器并聯(lián)連接，升壓比為250 :700，功率為600W，工作頻率為50 400Hz ;所述升壓模塊的輔交變壓器串聯(lián)連接，升壓比為250 :350，功率為1200W，工作頻率為50 400Hz。
發(fā)明效果
本發(fā)明通過采用上述結構，實現(xiàn)了電源箱的智能化，通過大屏幕的觸摸操作，提供用于方便直觀的人機交互，通過易于手動操作的旋鈕直接控制程控電源(elgar電源)的模擬輸入端，可以實現(xiàn)對程控電源輸出的直接控制，無需象以往那樣，需要在電源箱上進行復雜的按鍵操作，其更具有可操作性。


圖I示出本發(fā)明的測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置的結構圖。
具體實施例方式本電壓電流程控顯示裝置是集測量與控制一體的供測井儀器系統(tǒng)專用的交流電壓電源箱。如附圖I所示，本發(fā)明的測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，包括控制箱和程控電源，該控制箱具有根據(jù)服務項目的不同，顯示不同界面的觸摸屏；觸摸屏控制器；逆變器；通過以太網(wǎng)與測井主機進行交互，進行加電控制和電壓電流的數(shù)據(jù)采集的主控裝置PC104 ;以及數(shù)據(jù)采集板，包括信號轉換板、單片機、電流和電壓傳感器等，通過串ロ COM4與主控裝置PC104進行通信。在本實施方式中，由嵌入式硬件系統(tǒng)和觸摸屏構成顯示裝置，其中系統(tǒng)采用XPE操作系統(tǒng)，將目前關于電源的算法和顯示全部移植到硬件系統(tǒng)中，實現(xiàn)集中控制。其優(yōu)點是硬件可靠性高，不容易死機、運行程序少，不會出現(xiàn)資源緊張情況。以往，顯示通常采用數(shù)碼管進行，顯示界面較單一，不同服務項目無法同時兼顧。而本發(fā)明的控制箱中使用了觸摸屏，能夠根據(jù)服務項目的不同，顯示不同的界面，尤其解決了主機不能長期顯示電源信息的缺點，由于觸摸屏自身的特性，減少了硬件按鈕的設計，簡化了電源箱設計。在本實施方式中，主控裝置PC104的顯示由ー塊6. 4寸的液晶屏實現(xiàn)，其可以顯示主交井下纜頭電壓和電流，輔交地面電壓和電流，工作頻率，保護電壓，保護電流，保護功率等電源監(jiān)控信息，上述電源監(jiān)控信息和測井主機的命令通過以太網(wǎng)同通過該主控裝置PC104進行數(shù)據(jù)交換，該主控裝置PC104實時地與數(shù)據(jù)采集板中的單片機通過RS232進行通ィ目。
在本實施方式中，由于設置了觸摸屏，通過大屏幕的觸摸操作，提供用于方便直觀的人機交互，實現(xiàn)了電源箱的智能化。其中，系統(tǒng)由兩部分實現(xiàn)，良好的人機界面和外界通訊能力由嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，底層的電源的通斷、允許、測量、繼電器切換、自動電纜測量的底層硬件支持，由可靠性高的單片機實現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)選用嵌入式XP，易于編程，方便界面設計和算法移植。另外，手動功能由易于操控的旋鈕來實現(xiàn)手動電壓調(diào)節(jié)功能，該旋鈕直接控制程控電源的模擬輸入端，可以實現(xiàn)對程控電源輸出的直接控制，去除掉所有使用程控電源箱上的按鍵操作。當測井開始前，測井工程師啟動電源箱和測井PC機后，測井工程師啟動位于PC機上的測井加電程序，PC機將通過以太網(wǎng)發(fā)送命令給電源箱上的主控裝置PC104，主控裝置PC104接收命令后將與程控電源和控制箱中數(shù)據(jù)采集板上的微處理器進行通訊以完成加電控制和電壓電流的數(shù)據(jù)采集。程控電源輸出的電壓，經(jīng)過電源箱中的升壓變壓器升壓后，直接輸出到測井電纜上，減少了調(diào)壓變壓器環(huán)節(jié)，提升了效率，另外，通過控制箱中的主控裝置PC104控制程控電源，達到調(diào)整輸出電壓幅度的目的。
在本實施方式中，主交升壓變壓器的功率為600瓦，輔交升壓變壓器的功率為800^1000瓦，程控電源包括2個1000瓦的程控電源和I個直流電源，在主控裝置PC104運行程控軟件，支持獨立程控和通過以太網(wǎng)ロ程控。當測定Leap800系統(tǒng)和Excell2000系統(tǒng)時，都是由PSP控制電源。直流電源通過網(wǎng)絡控制，其輸出通過纜芯分配切換到射孔取芯、生產(chǎn)測井或電源箱。通過本電壓電流程控顯示裝置，實現(xiàn)所有測井服務項目所需要的電源管理功能，包括2路交流電源和I路直流電源，從而可以實現(xiàn)井下儀器供電的自動化，包括自動測量電纜長度、保護電壓和電流根據(jù)儀器串自動調(diào)節(jié)、手動和自動供電可以通過大觸摸屏進行選擇。另外，通過以太網(wǎng)同測井主機進行交互，反饋當前電源的狀態(tài)、電壓電流情況、強制設置保護電壓和電流、在測井前提供電源系統(tǒng)當前的測井儀器串信息等。再者，本裝置的箱體電路模塊的結構如下
I.升壓模塊
(I)地面供電功率分析
主交電壓，井下纜頭需要250V/60hz，按照傳輸模式計算，在不超過2A的情況下，電纜損耗不超過300V，由此，地面電壓不會超過550V，實際使用中電流小于1A，地面電壓小于400V輸出，故主交壓器的功率小于400W。輔交電壓，在使用RFT儀器時，具有最大的功率輸入。峰值井下電壓可以達到400V/1. 6A，地面電壓可以達到400+1. 6X153. 3 = 645V,其峰值功率小于1200W。(2)變壓器結構
主交變壓器輸出分為兩組，每組帶有1/3抽頭，1/2抽頭，2/3抽頭。輔交變壓器輸出為ー組，帶有1/2抽頭。主交并聯(lián)使用 升壓比250 :700 功率，600W
工作頻率50 400HZ輔交串聯(lián)使用 升壓比250 :350 功率，600WX2 工作頻率50 400HZ
(3)功能
①實現(xiàn)LEAP800主供電的升壓功能，將輸入電源的電壓從250V調(diào)整到700V，功率為600W。②實現(xiàn)LEAP800輔助供電的升壓需求，將輸入電源的電壓從250V調(diào)整到700V，功率為1200W。③主交和輔交都有手動供電功能，手動供電由電位器來調(diào)整程控電源的模擬控制端來實現(xiàn)，而手動或者自動的選擇可以通過地面測井軟件的按鈕操作進行選擇。
(4)安全控制
每路交流電源具有ー個程序控制的繼電器開關，該繼電器開關受地面測井軟件的加電、關電令控制；地面測井軟件將加電、關電命令通過局域以太網(wǎng)發(fā)送到控制箱內(nèi)的主控裝置PC104，主控裝置PC104再將該命令轉發(fā)給MCU，最后由MCU來控制繼電器的導通與關斷。2.電壓電流測量
通過交流電壓和電流互感器，對主交和輔交信號進行變換，然后通過MCU控制16位的AD，對電源升壓后的電壓和電流進行高速交流采樣，然后通過MCU軟件算法將主交和輔交的頻率分量進行分離，得到有效的電壓和電流。另外，本裝置采用了如下軟件
測井系統(tǒng)供電軟件由控制箱內(nèi)負責數(shù)據(jù)采集的MCU固件、負責控制顯示與通訊的PC104供電軟件以及地面測井軟件中的加電模塊三部分組成。I. MCU 固件
數(shù)據(jù)采集電路板用于對主交、輔交電源手動加電電壓調(diào)節(jié)旋鈕信號、井下纜頭電壓等信號進行采集和處理，并且數(shù)據(jù)采集電路板采集和處理后的信號通過串ロ傳送到PC104嵌入式模塊供顯示和控制。2. PC104 軟件
PC104嵌入式模塊作為ー個外購部件應用到電源箱中，安裝有一個精簡版的微軟XPE系統(tǒng)，加電軟件運行其上，其主要完成顯示、控制和通信功能；
通過串ロ COM4與數(shù)據(jù)采集電路板進行通信，向其獲取主交、輔交電源輸出的電壓、電流值、井下纜頭電壓值、手動加電調(diào)節(jié)旋鈕輸出值以及繼電器的狀態(tài)等信息，同時，通過該串ロ向MCU發(fā)送繼電器通斷命令以許可主交、輔交電源的輸出；
通過COMl與主交程控電源面板，通過COM2與輔交程控電源面板進行通信，對程控電源進行參數(shù)設置和數(shù)據(jù)讀取；
通過以太網(wǎng)接ロ與地面測井計算機進行通信，接收地面測井計算機的加電斷電命令，將供電參數(shù)及狀態(tài)傳送到地面測井計算機；
本發(fā)明采用上述結構，可實現(xiàn)如下技術效果 實現(xiàn)主供電的升壓功能，將輸入電源的電壓從250V調(diào)整到550V，從而滿足井下儀器的供電需求；實現(xiàn)輔助供電的升壓需求，將輸入電源的電壓從250V調(diào)整到600V ；
主供電的功率達到1000W，最大可以輸出I. 9A電流；
輔助供電的功率達到1000W，最大達到I. 5A的電流；
主供電和輔助供電具有多級開關控制，包括手動開關、繼電器開關；
具有精確的測量系統(tǒng)，可以測量升壓后的主交和輔交的電壓和電流情況，同時可以測量輔交的頻率，用于區(qū)分開主交和輔交的頻率；
具有程序控制主交和輸入電源的功能(elgar電壓)；
具有手動調(diào)整主交和輔交的功能；
具有良好的界面信息，可以顯示測量的電壓和電流情況；
具有良好的人機交互能力，便于用于查看。以上所述僅為本發(fā)明的示例性實施例，而不是用于限定本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明的保護范圍以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，對程控電源的輸出電力進行控制，其特征在干， 包括液晶觸摸屏、主控裝置PC104、以及數(shù)據(jù)采集板，其中 所述數(shù)據(jù)采集板包括信號轉換板、單片機、電流和電壓傳感器，并通過串ロ COM4與主控裝置PC104進行通信； 所述液晶觸摸屏顯示程控電源的信息，根據(jù)該信息進行手動和自動電壓調(diào)節(jié)的選擇切換； 所述主控裝置PC104通過以太網(wǎng)與測井主機進行交互，接收來自測井主機的指令信號后與所述程控電源和所述數(shù)據(jù)采集板進行通信，以進行加電控制和電壓電流的數(shù)據(jù)采集，從而調(diào)整輸出電壓幅度； 通過手動操作的旋鈕直接控制所述程控電源的模擬輸入端來進行所述手動電壓調(diào)節(jié)。
2.如權利要求I所述的測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，其特征在干， 所述液晶觸摸屏安裝有嵌入式XP，以進行人機交互。
3.如權利要求I或2所述的測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，其特征在干， 所述液晶觸摸屏顯示如下信息，該信息包括所述程控電源的狀態(tài)、電壓電流信息、強制設置保護電壓和電流信息、測井前的測井儀器信息。
4.如權利要求I或2所述的測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，其特征在干， 所述程控電源包括2路交流電源和I路直流電源。
5.如權利要求4所述的測井系統(tǒng)程控電源的控制箱，其特征在干， 每路交流電源具有ー個程控繼電器開關，接收測井主機的控制指令進行加電和關電的控制。
6.一種測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，其特征在于，包括 如權利要求I 5所述的測井系統(tǒng)程控電源的控制箱；和 電壓調(diào)整裝置，具有升壓模塊，將所述程控電源輸出的電壓進行升壓并直接輸出到測井電纜上。
7.如權利要求6所述的測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，其特征在干， 所述升壓模塊的主交變壓器的輸出分為兩組，每組帶有1/3抽頭，1/2抽頭以及2/3抽頭，輔交變壓器的輸出為ー組，帶有1/2抽頭。
8.如權利要求6所述的測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，其特征在干， 所述升壓模塊的主交變壓器并聯(lián)連接，升壓比為250 :700，功率為600W，工作頻率為.50 400Hz ； 所述升壓模塊的輔交變壓器串聯(lián)連接，升壓比為250 :350，功率為1200W，工作頻率為.50 400Hz ο
9.如權利要求6 8中任意一項所述的測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，其特征在干， 所述主控裝置PC104與單片機經(jīng)RS232進行實時通信。
10.一種測井系統(tǒng)供電裝置，其特征在于，包括 加電模塊； 主控裝置供電模塊，用于完成主控裝置的顯示、控制和通信；和 MCU模塊，進行數(shù)據(jù)采集并傳送到主控裝置以進行顯示和控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測井系統(tǒng)電壓電流程控顯示裝置，包括程控電源的控制箱和電壓調(diào)整裝置，該程控電源的控制箱具有數(shù)據(jù)采集板；液晶顯示屏，顯示程控電源的信息，根據(jù)該信息進行手動和自動電壓調(diào)節(jié)的選擇切換；和主控裝置PC104，通過以太網(wǎng)與測井主機進行交互，接收來自測井主機的指令信號后與所述程控電源和數(shù)據(jù)采集板進行通信，以進行加電控制和電壓電流的數(shù)據(jù)采集，從而調(diào)整輸出電壓幅度；通過手動操作的旋鈕直接控制所述程控電源的模擬輸入端來進行所述手動電壓調(diào)節(jié)；所述電壓調(diào)整裝置具有升壓模塊，將所述程控電源輸出的電壓進行升壓并直接輸出到測井電纜上。通過采用上述結構，實現(xiàn)了電源箱的智能化。
文檔編號E21B47/002GK102678101SQ201110064429
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權日2011年3月17日
發(fā)明者岳宏圖, 戴光明, 肖加奇, 裴彬彬, 趙帥, 陳仕學, 陳文軒 申請人:中國石油集團長城鉆探工程有限公司