论文部分内容阅读
[摘 要]随着油田勘探难度的日益增加，工程安全数据监测也变得越来越复杂，再加上工程所处环境比较复杂、恶劣，这就对综合录井仪的采集、传输、分析等功能提出了更高的要求。如何提升综合录井仪数据采集和传输的可靠性成为了相关企业面临的重要问题。文章主要对综合录井仪数据采集单元以及改进的数据传输方式进行了探究。
[关键词]综合录井仪；数据；采集；传输
中图分类号：S196 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0352-01
引言
综合录井仪是集地质录井、钻井工程以及信息评价等功能于一体的钻井监测、资料录取系统。而数据采集、传输系统是综合录井仪的重要部分，它主要是对地质、气测和钻井工程的数据信息进行采集和传输，因此，要想提升综合录井仪的性能，就必须先提升其采集和传输数据的能力。
1 综合录井仪数据采集和传输的意义
综合录井仪采集和传输的数据内容比较丰富，其主要具有以下现实意义：第一，有利于构筑数字油气田的整体架构图，实现钻、录、测、油气生产信息的实时传输，促进数据采集、整理、管理、应用的标准化。第二，实现勘探钻井生产信息的动态共享，各级研究机构通过网络即能获取最新生产信息成果数据、图件，进行综合研究，提高勘探开发研究效率。第三，实时提供井场数据、决策信息，各级管理部门通过网络即能实时了解现场生产施工情况，查询所需要的生产汇报信息，快速地利用信息资源，进行决策、管理、指挥和协调。第四，提高井场数据组织的性能，通过稳定、高效、安全的数据采集方式、数据传输方式以及参数计算方式等，有效提升了现场生产信息的应用效率。方便现场工作人员打印报表，对提高生产管理效率、降低生产管理成本有重要的意义。
2 综合录井仪器数据采集单元
综合录井仪数据采集系统最主要的一个单元就是钻井工程数据采集单元。钻井工程数据采集单元是利用钻井井场上多个数据采集传感器，对录井需要的参数，逐个进行采集，并采用特定的数据传输方式，将传感器采集的数据信息输送到数据采集软件，这样就能在传感器采集信息和综合录井分析软件之间，形成数据共享。工程数据的采集单元主要包括数据采集和传输硬件部分以及数据采集的分析控制软件部分。而综合录井仪的数据采集传输硬件部分，又包括了信号的处理部分和计算机部分。信号处理部分对信号进行分析和处理；计算机则是系统分析软件的载体。
随着综合录井仪器的不断发展，综合录井仪数据采集单元逐渐地向着专业化和标准化的方向发展。数据采集单元的传感器通常采用常规的电流传感器或是脉冲传感器。通过对数据采集单元接头通用性改进，可以实现数据采集单元接口和传感器的高效配合，提高了综合录井仪数据采集单元电路的通用性和简便性。在设计的过程中注重信号的规范性，设计数据采集的调理电路。在保证数据采集功能的前提下，结合综合录井仪的实际工作环境，数据采集单元要具有防爆和防雷击的功能。数据传感器工作过程中使用直流电源，包括24V和6V两种。电流传感器采用32路传感器，系统的控制面板中会显示信号的状态。绞车传感器数据信息要经过一定的处理和修正，采集数据信号频率为一百赫兹。传感器采集到的信息要经过去噪处理，同时信号的传输过程中要注意防爆。绞车传感器测量出绞车的位置信息，然后将测得的绞车信息转化成脉冲信号，脉冲信号通过信号传输系统传输，大钩上的传感器接收到脉冲信号后，又将脉冲信号分成两部分。两部分的脉冲位置信号，通过转换和滤除等信号处理过程，采用特殊的信号变换方式，将脉冲信号变成实际的位置信息，并且在显示屏上显示出来。传感器电力来自系统的供电单元，其中绞车传感器的电源为6V直流电源，其他传感器则应用24V伏的直流电源。
3 综合录井仪现场数据传输网络
通常综合录井仪现场的数据传输环境都比较恶劣，所以必须建立较好的传输网络。传输网络主要包括以下几种方式。
3.1 基于互联网的连接方式
目前钻井基层队网络信号相对较好，多种3G网络并存，虽然现场环境恶劣，但国内钻井区域大部分都有移动、联通、电信信号存在，虽然部分地区仅2G信号存在，以移动GPRS联通CDMA1X为例，经现场测试，由于软件采集的数据量并不大，所以现有的网络可以满足现场大部分数据的传输，目前国内生产的加强信号设备均有较长的信号线，信号线可单独架设到室外，室内设备设计并开发符合防水、防尘、防沙、防暴、操作简便等要求。
3.2 基于卫星传输的方式
比如Ku频段便携天线系统就采用的是基于卫星传输的数据传输网络，其主要包括2套1.2米便携式自动寻星天线以及2套卫星通信设备，用于钻井队的应急通信使用。通过技术交流与测试，该系统采用C-COM公司的iNetVu 1200 Autopointing flyaway便携天线，以及与Ku系统同型号的卫星设备。整套系统外包装由三个箱体组成，其中包括反射面、座架、设备机架各一箱。所有设备由收藏状态展开至工作状态用时5分钟左右。天线安装好后可通过DVB-S信号，RF载波信号，信标信号等方式进行自动寻星，寻星时间2—5分钟左右。卫星便携站传输综合录井仪数据，施工现场综合录井仪的采集、現场人员录入的地质勘探、工程类数据都可以通过此便携站送回基地服务器。如果涉及到数据安全，数据传输可采用VPN方式传输，以保障数据安全。
4 数据传输方式的改进
数据传输最好的方式就是利用时分复用技术、频分复用技术进行实时传输。目前，频分复用技术主要应用在移动通信领域当中，通过利用信号传输的不同频率波段，实现在同一根线上不同类型数据的同时传输。在传感器采集区所设立的通信接口箱，安装多频振荡器，对不同类型的信号同时进行不同频率震荡传输，在综合录井仪数据接收端进行同频信号转码。现场传感器种类多样，但根据信号线的根数主要有2芯、4芯和5芯三种，并且都是以电压幅值输出的模拟信号。根据信号线芯数量不同，分别进行不同频率的振荡器进行信号震荡，利用频分复用技术对几组信号进行同线传输，增加线路的集输效率。对于同种线芯的传感器信号，可以应用时分复用技术进行信号传输，目前的模块化技术能实现1ms级别以内的信号轮询，通过中间结转模块，来实现总线在瞬间时刻里为某一特定的传感器服务，在1s时间内能对所有传感器实现近500个循环次的轮询传输，通常综合录井仪数据库记录为1-5s/条，时分复用技术能够充分满足综合录井仪的数据采集要求。
结束语
总而言之，作为油气田勘探开发以及其他行业钻探井业务的地质勘探和工程安全监测的综合性设备，综合录井仪的数据采集和数据传输环节都具有重要的现实意义，相关研究人员应该不断对其进行研究，提升其采集、传输性能，进而推动钻井工艺、技术的创新和发展。
参考文献
[1] 李明军.综合录井仪系统研究[J].企业导报，2016，（04）：41-42.
[2] 李翔，鹿英平，王荣荣，袁利霞，宋宜树.综合录井仪数据采集及传输研究[J].电脑知识与技术，2016，12（01）：243-244+249.
[3] 武鑫彪.浅谈提升综合录井仪数据传输的方法[J].中国石油石化，2017，（08）：124-125.
[关键词]综合录井仪；数据；采集；传输
中图分类号：S196 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0352-01
引言
综合录井仪是集地质录井、钻井工程以及信息评价等功能于一体的钻井监测、资料录取系统。而数据采集、传输系统是综合录井仪的重要部分，它主要是对地质、气测和钻井工程的数据信息进行采集和传输，因此，要想提升综合录井仪的性能，就必须先提升其采集和传输数据的能力。
1 综合录井仪数据采集和传输的意义
综合录井仪采集和传输的数据内容比较丰富，其主要具有以下现实意义：第一，有利于构筑数字油气田的整体架构图，实现钻、录、测、油气生产信息的实时传输，促进数据采集、整理、管理、应用的标准化。第二，实现勘探钻井生产信息的动态共享，各级研究机构通过网络即能获取最新生产信息成果数据、图件，进行综合研究，提高勘探开发研究效率。第三，实时提供井场数据、决策信息，各级管理部门通过网络即能实时了解现场生产施工情况，查询所需要的生产汇报信息，快速地利用信息资源，进行决策、管理、指挥和协调。第四，提高井场数据组织的性能，通过稳定、高效、安全的数据采集方式、数据传输方式以及参数计算方式等，有效提升了现场生产信息的应用效率。方便现场工作人员打印报表，对提高生产管理效率、降低生产管理成本有重要的意义。
2 综合录井仪器数据采集单元
综合录井仪数据采集系统最主要的一个单元就是钻井工程数据采集单元。钻井工程数据采集单元是利用钻井井场上多个数据采集传感器，对录井需要的参数，逐个进行采集，并采用特定的数据传输方式，将传感器采集的数据信息输送到数据采集软件，这样就能在传感器采集信息和综合录井分析软件之间，形成数据共享。工程数据的采集单元主要包括数据采集和传输硬件部分以及数据采集的分析控制软件部分。而综合录井仪的数据采集传输硬件部分，又包括了信号的处理部分和计算机部分。信号处理部分对信号进行分析和处理；计算机则是系统分析软件的载体。
随着综合录井仪器的不断发展，综合录井仪数据采集单元逐渐地向着专业化和标准化的方向发展。数据采集单元的传感器通常采用常规的电流传感器或是脉冲传感器。通过对数据采集单元接头通用性改进，可以实现数据采集单元接口和传感器的高效配合，提高了综合录井仪数据采集单元电路的通用性和简便性。在设计的过程中注重信号的规范性，设计数据采集的调理电路。在保证数据采集功能的前提下，结合综合录井仪的实际工作环境，数据采集单元要具有防爆和防雷击的功能。数据传感器工作过程中使用直流电源，包括24V和6V两种。电流传感器采用32路传感器，系统的控制面板中会显示信号的状态。绞车传感器数据信息要经过一定的处理和修正，采集数据信号频率为一百赫兹。传感器采集到的信息要经过去噪处理，同时信号的传输过程中要注意防爆。绞车传感器测量出绞车的位置信息，然后将测得的绞车信息转化成脉冲信号，脉冲信号通过信号传输系统传输，大钩上的传感器接收到脉冲信号后，又将脉冲信号分成两部分。两部分的脉冲位置信号，通过转换和滤除等信号处理过程，采用特殊的信号变换方式，将脉冲信号变成实际的位置信息，并且在显示屏上显示出来。传感器电力来自系统的供电单元，其中绞车传感器的电源为6V直流电源，其他传感器则应用24V伏的直流电源。
3 综合录井仪现场数据传输网络
通常综合录井仪现场的数据传输环境都比较恶劣，所以必须建立较好的传输网络。传输网络主要包括以下几种方式。
3.1 基于互联网的连接方式
目前钻井基层队网络信号相对较好，多种3G网络并存，虽然现场环境恶劣，但国内钻井区域大部分都有移动、联通、电信信号存在，虽然部分地区仅2G信号存在，以移动GPRS联通CDMA1X为例，经现场测试，由于软件采集的数据量并不大，所以现有的网络可以满足现场大部分数据的传输，目前国内生产的加强信号设备均有较长的信号线，信号线可单独架设到室外，室内设备设计并开发符合防水、防尘、防沙、防暴、操作简便等要求。
3.2 基于卫星传输的方式
比如Ku频段便携天线系统就采用的是基于卫星传输的数据传输网络，其主要包括2套1.2米便携式自动寻星天线以及2套卫星通信设备，用于钻井队的应急通信使用。通过技术交流与测试，该系统采用C-COM公司的iNetVu 1200 Autopointing flyaway便携天线，以及与Ku系统同型号的卫星设备。整套系统外包装由三个箱体组成，其中包括反射面、座架、设备机架各一箱。所有设备由收藏状态展开至工作状态用时5分钟左右。天线安装好后可通过DVB-S信号，RF载波信号，信标信号等方式进行自动寻星，寻星时间2—5分钟左右。卫星便携站传输综合录井仪数据，施工现场综合录井仪的采集、現场人员录入的地质勘探、工程类数据都可以通过此便携站送回基地服务器。如果涉及到数据安全，数据传输可采用VPN方式传输，以保障数据安全。
4 数据传输方式的改进
数据传输最好的方式就是利用时分复用技术、频分复用技术进行实时传输。目前，频分复用技术主要应用在移动通信领域当中，通过利用信号传输的不同频率波段，实现在同一根线上不同类型数据的同时传输。在传感器采集区所设立的通信接口箱，安装多频振荡器，对不同类型的信号同时进行不同频率震荡传输，在综合录井仪数据接收端进行同频信号转码。现场传感器种类多样，但根据信号线的根数主要有2芯、4芯和5芯三种，并且都是以电压幅值输出的模拟信号。根据信号线芯数量不同，分别进行不同频率的振荡器进行信号震荡，利用频分复用技术对几组信号进行同线传输，增加线路的集输效率。对于同种线芯的传感器信号，可以应用时分复用技术进行信号传输，目前的模块化技术能实现1ms级别以内的信号轮询，通过中间结转模块，来实现总线在瞬间时刻里为某一特定的传感器服务，在1s时间内能对所有传感器实现近500个循环次的轮询传输，通常综合录井仪数据库记录为1-5s/条，时分复用技术能够充分满足综合录井仪的数据采集要求。
结束语
总而言之，作为油气田勘探开发以及其他行业钻探井业务的地质勘探和工程安全监测的综合性设备，综合录井仪的数据采集和数据传输环节都具有重要的现实意义，相关研究人员应该不断对其进行研究，提升其采集、传输性能，进而推动钻井工艺、技术的创新和发展。
参考文献
[1] 李明军.综合录井仪系统研究[J].企业导报，2016，（04）：41-42.
[2] 李翔，鹿英平，王荣荣，袁利霞，宋宜树.综合录井仪数据采集及传输研究[J].电脑知识与技术，2016，12（01）：243-244+249.
[3] 武鑫彪.浅谈提升综合录井仪数据传输的方法[J].中国石油石化，2017，（08）：124-125.