随着石油产业在国民生产中扮演着越来越重要的角色，对油井的综合测试施工作业的要求也越来越高。油井的综合测试施工作业中的安全是直接关系到勘探和开发顺利成功的关键所在。石油特绞车的性能急需进一步的改进，以适应国内该行业发展的需要，并使之科学、合理的为油田服务。 石油特绞车为井上部分和井下部分。井下部分各种传感器；井上部分分为综合面板绞车、光电码盘、计算机、打印机等。所有这些部分都是由密集的电器元件组成，出现故障之后需要有高水平的专业技术人员来排除解决。测井仪的结构复杂，且互相制约，只要一部分出现故障，整体都不能正常工作。90年代初期我国大量引进石油特绞车，目前国内总体处于一种消化吸收国外石油特绞车的阶段，通过对国外石油特绞车的消化吸收，国内厂家也在尝试研制测井仪，但综观来看国内设计基本以仿制为主，而且是在老的石油特绞车模型上进行仿制，仪器性能的稳定性、参数量、精度以及软件等方面都跟不上国际先进水平。基于此，设计和开发一种用于石油特绞车控制的仪器--石油特绞车工况虚拟监测系统十分必要。 在第一章主要对国内外石油特绞车发展情况进行了分析，针对我国油田的情况进行了比较，并对该类特绞车在实际使用中面临的问题进行了深入的讨论，提出了本文的整体目标和规划，即：本文研究的特绞车的作用是在测井过程中测量测井仪器在油井中运动的速度、深度以及对下井电缆的张力。并对本文的测量原理进行了确认。 第二章主要根据前文所确定的整体目标进行了更为细致的模块化划分。把整体目标划分为几个模块。确定了石油特绞车的系统构成和功能模块，并对系统的儿个主要模块进行了硬件方案的确定。即：主机系统的组成由华北工控REPC-815工业控制计算机作为本系统的主机，NI公司的USB-6008作为本系统的采集模块；指重部分的设计采用GYL-E型指重传感器进行采集，考虑到GYL-E型指重传感器输出信号为0-20mv的微弱电压信号，因此在信号的输出端加上阿尔泰的小信号放大隔离转换模块；深度测量部分采用XGZ-100光电编码器进行准确的深度测量，速度模块根据采集时间和深度进行换算，考虑到系统的稳定性，在上位机界面上设置报警功能，让其具备可靠的遇阻、遇卡报警功能。 第三章主要对指重部分的设计原理进行了阐述。在该部分，由于指重部分的传感器输出信号为模拟量信号，在分析了数据采集的理论依据的基础上，确定了张力信号采集方式为实时采样。并根据实时采样的要求，在A/D转换前增加了小信号隔离放大器，对微弱的电信号进行放大和隔离。本文设计的平台为LabVIEW，因此，在本章中还对在LabVIEW平台下此类信号的采集进行了分析，并确定了合适的采样频率和采样方法。在本章中还对力电转换机构中机械部分的设计原理和测量部分进行了分析和计算。 第四章主要阐述了增量式编码器的组成和工作原理，分析设计了增量式编码器在该系统中的使用方法，根据并对井深的测量原理和测量误差分析进行了计算，并且给出了具体的计算方法。 第五章主要阐述了LabVIEW软件平台在该测量任务中的测量方法。并对模拟量的采集，信号调理及预处理，数据的记录与回放，数据报表的生成和报警模块等进行了较为详细的阐述，给出了具体的设计。并对在实验中取得的各项结果和图形进行了分析和阐述。 最后在第六章对整个系统做出了总结。 该系统的主要作用是在测井过程中测量测井仪器在油井中运动的速度、深度以及对下井电缆的张力。测量速度和深度的传感器使用光电编码器，把井深变成电脉冲，同光电编码器同轴相连的计量轮把绕在计量轮上的钢丝绳长度变成电信号，电子线路实现计数和计算、方向、符号、加/减逻辑判别显示等项技术要求，从而达到测量速度和深度的目的；使用张力传感器测量张力，通过压力传感器，从而测得张力。 该系统主要从硬件和软件两个部分进行设计，其中硬件包括指重设计及其误差分析和井深测量机器误差分析，软件部分主要研究了LabVIEW图形化软件。它包括以下的具体成果和特点： (1)分析了石油特绞车测试系统的各功能模块，将整个系统分为七个子模块，分别设计实现。主要包括：主要数据处理模块、张力信号采集模块、增量式编码器信号采集模块、数字显示模块、波形显示模块、数据回放模块和数据打印模块。 (2)通过NI的LabVIEW软件，对整个系统进行了软件设计。其中包括模拟信号采集程序、数字信号采集程序、数字显示驱动程序、报警程序、数学计算程序、数据保存、数据同放程序和信号条理程序。 (3)该系统直接采用了计算机作为核心处理部分。以往多采用51系列的单片机，而计算机较之有着执行速度快、代码效率高、精度高、开发周期短和在线可编程等众多优势。 (4)该系统采用了多种显示方法，操作作业时一目了然简洁方便； (5)该系统采用公英制单位，其互换简便，方便国内和国外使用；第四数据的保存和传输采用了可靠的校验检验方法，保证了数据的可靠性。 该石油特绞车工况虚拟监测系统在石油特绞车性能方面的表现是令人满意的，其便利性和实用性必将得到充分的发挥，为提高石油油井综合测试带来极大的方便，也必将为加快国内石油特绞车的水平做出更大的贡献。