一種分布式數(shù)據(jù)采集的鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆機運行參數(shù)采集與處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在鉆井生產(chǎn)過程中對鉆機運行參數(shù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)采集，并對鉆機工作過程進(jìn)行控制的鉆井參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井是石油勘探開采過程中的主要手段，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)過程中的實時監(jiān)測鉆井參數(shù)的系統(tǒng)，一般由多個傳感器、集中數(shù)據(jù)采集單元和現(xiàn)場處理計算機等組成。多個傳感器連接在鉆機的不同部件上，將鉆機的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤扭矩、立管壓力和大鉤負(fù)荷等多個狀態(tài)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量、模擬電壓或4?20mA電流等信號，所有傳感器的輸出信號全部連接到集中數(shù)據(jù)采集單元，經(jīng)集中數(shù)據(jù)采集單元的計算機進(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)場處理計算機，如司控計算機等(如發(fā)明專利CN203547704 U，一種通用鉆機鉆井參數(shù)儀)。這種鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)存在著明顯的缺點: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)著計算、存儲和通信處理功能，負(fù)荷非常大、功能過于集中，一旦集中數(shù)據(jù)采集單元出現(xiàn)的問題，整個系統(tǒng)將癱瘓；采用集中式的鉆井參數(shù)儀，現(xiàn)場布線復(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，本發(fā)明的目的在于提供一種分布式數(shù)據(jù)采集的鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)對石油鉆機運行參數(shù)的采集、存儲和司鉆控制等，克服現(xiàn)有技術(shù)中鉆井參數(shù)監(jiān)測不全面、系統(tǒng)功能難于擴展、現(xiàn)場布線困難及系統(tǒng)功能易癱瘓等問題。
[0004]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種分布式數(shù)據(jù)采集的鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理單元、司鉆臺操作單元、數(shù)據(jù)采集模塊和0PC(0LE for ProcessControl)服務(wù)器。
[0005]所述數(shù)據(jù)采集模塊連接于安裝在鉆機上的傳感器，實時測量傳感器輸出信號，經(jīng)計算后得到被測參數(shù)的工程值，通過現(xiàn)場總線連接于數(shù)據(jù)處理單元，將工程值傳送給數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元通過現(xiàn)場總線2?3連接于多個數(shù)據(jù)采集模塊，獲取鉆機運行實時參數(shù)，處理和運算后經(jīng)現(xiàn)場總線接口 1將數(shù)據(jù)推送給司鉆臺控制單元；所述司鉆臺操作單元連接于數(shù)據(jù)處理單元，將鉆機運行參數(shù)以圖表、文本和曲線形式顯示，也提供司鉆操作按鈕；所述0PC服務(wù)器連接于數(shù)據(jù)處理單元，將數(shù)據(jù)處理單元的實時數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，通過0PC接口向鉆機電氣控制系統(tǒng)提供鉆機運行參數(shù)。
[0006]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元的現(xiàn)場總線接口 1和2為CAN(控制局域網(wǎng)絡(luò))通信接口，現(xiàn)場總線接口 3為RS-485通信接口，通信接口 4為以太網(wǎng)接口。
[0007]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊，包括微處理核、現(xiàn)場總線接口 1和現(xiàn)場總線接口 2、模擬信號整型電路和電信號測量單元，其功能是將鉆機運行的物理量，經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電壓、電流、脈沖或頻率信號，經(jīng)電信號測量單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并按照對象的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成對應(yīng)實際物理量的工程值，然后通過現(xiàn)場總線主動推送給數(shù)據(jù)處理單元，或數(shù)據(jù)處理單元定時查詢獲取測量數(shù)據(jù)。
[0008]優(yōu)選地，所述0PC服務(wù)器，在獲取數(shù)據(jù)處理單元的鉆機運行參數(shù)后存儲在0PC服務(wù)器中，并提供一套標(biāo)準(zhǔn)的0PC接口及其服務(wù)程序，鉆機電氣控制系統(tǒng)同時具備0PC接口，兩個接口互連以實現(xiàn)鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)與鉆機電氣控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。
[0009]如所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下效果:
所述鉆井參數(shù)監(jiān)測裝置突破集中式采集參數(shù)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用分布式數(shù)據(jù)采集方式，應(yīng)用多種現(xiàn)場總線技術(shù)，將鉆機運行參數(shù)的采樣和計算分布到各個參數(shù)采集模塊，使系統(tǒng)具有良好的開放性和高度的分散性，參數(shù)測量精度高、測量參數(shù)廣泛、顯示操控方便，現(xiàn)場安裝便捷，從設(shè)計、安裝、調(diào)試和運行維護等多方面滿足了石油鉆機參數(shù)監(jiān)測的要求。
【附圖說明】
[0010]圖1顯示為本發(fā)明在實施例一的整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2顯示為本發(fā)明在實施例一的數(shù)據(jù)處理單元的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3顯示為本發(fā)明在實施例一的數(shù)據(jù)采集模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4顯示為本發(fā)明在實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5顯示為本發(fā)明在實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0011]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0012]須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所提示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左” “右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0013]實施例一:
本發(fā)明提供的一種分布式數(shù)據(jù)采集的鉆機參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)處理單元100、司鉆臺操作單元200、0PC服務(wù)器300和數(shù)據(jù)采集模塊400。請參閱圖1?3，其中圖1示出了鉆機參數(shù)監(jiān)測裝置實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了實施例一中數(shù)據(jù)處理單元100的具體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了實施一中數(shù)據(jù)采集模塊400的具體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]所述數(shù)據(jù)處理單元100包括數(shù)據(jù)處理核110、數(shù)據(jù)存儲單元120、現(xiàn)場總線接口1?3(130、140和150)、通信接口 4(160);所述數(shù)據(jù)處理單元100通過總線接口 1(130)與司鉆臺操作單元200連接；通過現(xiàn)場總線接口 2 (140)與多個數(shù)據(jù)采集模塊400連接，獲取每個數(shù)據(jù)采集模塊400的測量參數(shù)；也可通過現(xiàn)場總線接口 3(150)與多個數(shù)據(jù)采集模塊410連接，獲取其輸出參數(shù)；通過通信接口 4(160)與0PC服務(wù)器(300)連接。所述司鉆臺操作單元200與數(shù)據(jù)處理單元100的現(xiàn)場總線接口 1 (130)連接。數(shù)據(jù)采集模塊400包括數(shù)據(jù)存儲單元401、微處理核402、CAN通信接口 405或RS-485通信接口 406、模擬信號整型電路404和電信號測量單元403，安裝在鉆機上的傳感器500連接于模擬信號整型電路404，通過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。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)，通過通信接口 5(320)連接于數(shù)據(jù)處理單元100，通過通信接口 6(310)連接于鉆機電氣控制系統(tǒng)600。
[0015]所述數(shù)據(jù)處理單元100，主要功能在于通過現(xiàn)場總線接口 140(或150)獲取多個數(shù)據(jù)采集模塊400 (或410)的實時采集參數(shù)，在處理和存儲后，再通過現(xiàn)場總線接口 1(130)發(fā)送給司鉆臺操作單元200進(jìn)行實時數(shù)據(jù)顯示和鉆進(jìn)過程的操作控制，同時通過通信接口4(160)將鉆機運行實時參數(shù)發(fā)送給0PC服務(wù)器300，經(jīng)0PC服務(wù)器30