一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)處理單元、司鉆臺(tái)操作單元、數(shù)據(jù)采集模塊和OPC服務(wù)器。所述的數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口1連接于司鉆臺(tái)操作單元，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口2和3與多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊連接，通過(guò)通信接口4與OPC(OLE for Process Control)服務(wù)器連接；OPC服務(wù)器通過(guò)通信接口6與鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)連接；多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)CAN總線或RS-485總線與數(shù)據(jù)處理單元串行連接，組成總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。所述一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置采用分布式數(shù)據(jù)采集方式，具有良好的開(kāi)放性、高度的分散性，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試方便，從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等多方面滿足了石油鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求。
【專利說(shuō)明】—種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)采集與處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種在鉆井生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)采集，并對(duì)鉆機(jī)工作過(guò)程進(jìn)行控制的鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鉆井是石油勘探開(kāi)采過(guò)程中的主要手段，鉆井參數(shù)儀表是鉆井工程的眼睛，目前廣泛應(yīng)用于鉆井生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井參數(shù)的儀表，一般由多個(gè)傳感器、集中數(shù)據(jù)采集單元和現(xiàn)場(chǎng)處理計(jì)算機(jī)等組成。多個(gè)傳感器連接在鉆機(jī)的不同部件上，將鉆機(jī)的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤扭矩、立管壓力和大鉤負(fù)荷等多個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量、模擬電壓或4?20mA電流等信號(hào)，所有傳感器的輸出信號(hào)全部連接到集中數(shù)據(jù)采集單元，經(jīng)集中數(shù)據(jù)采集單元的計(jì)算機(jī)進(jìn)行A/D采集和數(shù)據(jù)標(biāo)度轉(zhuǎn)換后，再將數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)場(chǎng)處理計(jì)算機(jī)，如司控計(jì)算機(jī)等(如實(shí)用新型專利CN203547704 U，一種通用鉆機(jī)鉆井參數(shù)儀)。這種鉆機(jī)參數(shù)儀表存在著明顯的缺點(diǎn):采用集中式的數(shù)據(jù)采集和處理模式，集中數(shù)據(jù)采集單元擔(dān)負(fù)著計(jì)算、存儲(chǔ)和通信處理功能，負(fù)荷非常大、功能過(guò)于集中，一旦集中數(shù)據(jù)采集單元出現(xiàn)的問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)將癱瘓；采用集中式的鉆井參數(shù)儀，現(xiàn)場(chǎng)布線復(fù)雜，拆裝維修困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)石油鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)的采集、存儲(chǔ)和司鉆控制等，克服現(xiàn)有技術(shù)中鉆井參數(shù)監(jiān)測(cè)不全面、系統(tǒng)功能難于擴(kuò)展、現(xiàn)場(chǎng)布線困難及系統(tǒng)功能易癱瘓的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種分布式數(shù)據(jù)采集的一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)處理單元、司鉆臺(tái)操作單元、數(shù)據(jù)采集模塊和OPC服務(wù)器。所述的數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I連接于司鉆臺(tái)操作單元，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 2和3與多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊連接，通過(guò)通信接口 4與OPC(OLE for Process Control)服務(wù)器連接；OPC服務(wù)器通過(guò)通信接口 6與鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)連接；多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)CAN總線或RS-485總線與數(shù)據(jù)處理單元串行連接，組成總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br> [0005]所述現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I和2為CAN通信接口，現(xiàn)場(chǎng)總線接口 3為RS-485通信接口，通信接口 4為以太網(wǎng)接口。
[0006]所述數(shù)據(jù)采集模塊連接于安裝在鉆機(jī)上的傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量傳感器輸出信號(hào)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I將數(shù)據(jù)推送給司鉆臺(tái)控制單元；所述司鉆臺(tái)操作單元將鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)以圖表、文本和曲線形式顯示，并提供司鉆操作按鈕鍵；OPC服務(wù)器接收來(lái)自數(shù)據(jù)處理單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)OPC接口向鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)提供鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
[0007]如所述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下效果:本裝置采用分布式數(shù)據(jù)采集方式，應(yīng)用多種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，將鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)的采樣和計(jì)算分布到各個(gè)參數(shù)采集模塊中，使系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性、高度的分散性，參數(shù)測(cè)量精度高、測(cè)量參數(shù)廣泛、顯示操控方便，現(xiàn)場(chǎng)安裝便捷，從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等多方面滿足了石油鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)處理單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0012]實(shí)施例:一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)處理單元100、司鉆臺(tái)操作單元200、OPC服務(wù)器300和數(shù)據(jù)采集模塊400。請(qǐng)參閱圖1?3。
[0013]如圖2所示，數(shù)據(jù)處理單元100包括數(shù)據(jù)處理核110、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元120、現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I?3(130、140和150)、通信接口 4(160);所述數(shù)據(jù)處理單元100通過(guò)總線接口1(130)與司鉆臺(tái)操作單元200連接；通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 2(140)與多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊400連接，獲取數(shù)據(jù)采集模塊400的測(cè)量參數(shù)；也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 3(150)與多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊410連接，獲取其輸出參數(shù)；通過(guò)通信接口 4(160)與OPC服務(wù)器(300)連接。所述司鉆臺(tái)操作單元200與數(shù)據(jù)處理單元100的現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I (130)連接。
[0014]如圖3所示,數(shù)據(jù)采集模塊400包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元401、微處理核402、CAN通信接口 405或RS-485通信接口 406、模擬信號(hào)整型電路404和電信號(hào)測(cè)量單元403，安裝在鉆機(jī)上的傳感器500連接于模擬信號(hào)整型電路404，通過(guò)CAN通信接口 405或RS-485通信接口406連接到數(shù)據(jù)處理單元100。
[0015]OPC服務(wù)器300包括工業(yè)服務(wù)器310、通信接口 5(320)和通信接口 6 (310)，通過(guò)通信接口 5(320)連接于數(shù)據(jù)處理單元100，通過(guò)通信接口 6(310)連接于鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)600。
[0016]所述數(shù)據(jù)處理單元100，主要功能在于通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 140 (或150)獲取數(shù)據(jù)采集模塊400 (或410)的實(shí)時(shí)采集參數(shù)，經(jīng)處理和存儲(chǔ)后，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 1(130)發(fā)送給司鉆臺(tái)操作單元200進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和鉆進(jìn)過(guò)程的操作控制，同時(shí)通過(guò)通信接口4 (160)將鉆機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)參數(shù)發(fā)送給OPC服務(wù)器300，經(jīng)OPC服務(wù)器300的通信接口 6 (310)與鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)600進(jìn)行信息交互。
[0017]所述司鉆臺(tái)操作單元200，其功能是為司鉆臺(tái)的操作人員提供全面、準(zhǔn)確、直觀的鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)，司控臺(tái)的操作人員根據(jù)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)鉆機(jī)的鉆進(jìn)過(guò)程進(jìn)行控制。
[0018]所述OPC服務(wù)器300，其功能是通過(guò)通信接口 5(320)獲取數(shù)據(jù)處理單元100的鉆機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并存儲(chǔ)在工業(yè)服務(wù)器中，OPC服務(wù)器300提供一套標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口及其服務(wù)程序，即通信接口 6 (310)，鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)600也具有OPC接口，兩個(gè)接口互連以實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)監(jiān)測(cè)裝置與鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)600之間的數(shù)據(jù)交互。
[0019]所述數(shù)據(jù)采集模塊400，其功能是將鉆機(jī)運(yùn)行的物理量，經(jīng)傳感器500轉(zhuǎn)換得到與物理量對(duì)應(yīng)的電壓、電流、脈沖或頻率信號(hào)，經(jīng)模擬信號(hào)整型電路404、電信號(hào)測(cè)量單元403轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)物理量的工程值，然后通過(guò)CAN總線將工程值主動(dòng)推送數(shù)據(jù)給數(shù)據(jù)處理單元100，或數(shù)據(jù)處理單元100通過(guò)CAN總線或RS-485總線定時(shí)查詢獲取測(cè)量數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括:數(shù)據(jù)處理單元，司鉆臺(tái)操作單元，數(shù)據(jù)采集模塊和OPC服務(wù)器，所述的數(shù)據(jù)處理單元通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 I連接于司鉆臺(tái)操作單元，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接口 2和3與多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊連接，通過(guò)通信接口 4與OPC(OLE forProcess Control)服務(wù)器連接OPC服務(wù)器通過(guò)通信接口 6與鉆機(jī)電氣控制系統(tǒng)連接；多個(gè)數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)CAN總線或RS-485總線與數(shù)據(jù)處理單元串行連接，組成總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆機(jī)參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述現(xiàn)場(chǎng)總線接口I和2為CAN通信接口，現(xiàn)場(chǎng)總線接口 3為RS-485通信接口，通信接口 4為以太網(wǎng)接口。
【文檔編號(hào)】E21B44/00GK204041050SQ201420471672
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】李建勇, 張曦, 曹龍漢, 楊波, 李銳, 金釗 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍重慶通信學(xué)院