CN105487128A - 一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置 - Google Patents
一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，包括一缠绕设置在马丁代克光电编码器的电缆，电缆的一端连接一采集装置，它还包括一测试数据处理子单元、一深度数据采集子单元、一数据通信子单元和一控制***，电缆的另一端连接测试数据处理子单元；测试数据处理子单元接收设置在救援井下的采集装置发送的测试数据，并将测试数据通过数据通信子单元发送给控制***；深度数据采集子单元接收马丁代克光电编码器发送的脉冲数据，并将脉冲数据转换成采集装置在救援井的深度数据后通过数据通信子单元发送给控制***；控制***包括一数据初始化子单元和一数据显示子单元，数据初始化子单元接收数据通信子单元发送的测试数据和深度数据并将测试数据和深度数据分别发送到数据显示子单元进行显示。
Description
技术领域
本发明涉及电磁场理论与虚拟仪器技术领域，特别是涉及一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置。
背景技术
电磁法具有对低阻覆盖层穿透力强、探测深度大和对分层介质分辨能力强的优点。电磁法测井可以通过接收线圈的电磁响应获取地层的电阻率信息，相对传统的测井方法有一定的优势。利用电磁测井技术可以很好的解决测井中存在的困难，主要是因为两方面的原因，一方面，事故井的套管在电磁场作用下呈现出来的电学和磁学性质，可以很好的对测井信息进行评价；另一方面，针对地层介质对电磁场的反应情况，可以推测事故井相对于救援井的方位与距离，寻找事故井。将电磁法与测井结合于一体的技术，已为电磁测井技术的发展提供了一种救援井探测与定位的新思路，对井喷事故的高效处理有着重要意义。但是在油气田的救援井定位技术领域中能够将供电、数据传输、数据处理和数据显示结合为一体的用于救援井电磁探测定位工具的地面装置仍为空白。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够将数据传输、数据处理和数据显示结合为一体的用于救援井电磁探测定位工具的地面装置。
为实现上述技术目的，本发明采取以下技术方案：一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，包括一缠绕设置在马丁代克光电编码器的电缆，所述电缆的一端连接一采集装置，它还包括一测试数据处理子单元、一深度数据采集子单元、一数据通信子单元和一控制***，所述电缆的另一端连接所述测试数据处理子单元；所述测试数据处理子单元接收设置在救援井下的所述采集装置发送的测试数据，并将测试数据通过所述数据通信子单元发送给所述控制***；所述深度数据采集子单元接收所述马丁代克光电编码器发送的脉冲数据，并将脉冲数据转换成所述采集装置在所述救援井的深度数据后通过所述数据通信子单元发送给所述控制***；所述控制***包括一数据初始化子单元和一数据显示子单元，所述数据初始化子单元接收所述数据通信子单元发送的测试数据和深度数据并将测试数据和深度数据分别发送到所述数据显示子单元进行显示。
所述地面装置还设置一供电子单元，所述供电子单元包括一交直流转换模块、一井下供电模块和一井上供电模块；所述交直流转换模块接收220V交流电，并将220V交流电转换成185V直流电和21V直流电，其中，将185V直流电传输给所述井下供电模块，所述井下供电模块将185V直流电转换成所述采集装置所需要的直流电和激励电，并为所述采集装置提供直流电和激励电，将21V直流电传输给所述井上供电模块，所述井上供电模块将21V直流电转换正负15V和正负5V的直流电，并为所述深度数据采集子单元和数据通信子单元供电。
所述测试数据处理子单元包括一数据接收模块、一数据放大模块、一数据滤波模块和一数据解码模块；所述数据接收模块接收所述采集装置发送的测试数据，并将测试数据发送给所述数据放大模块，所述数据放大模块对测试数据放大后发送给所述数据滤波模块，所述数据滤波模块对测试数据滤波后发送给所述数据解码模块，所述数据解码模块对所述采集装置编码后的测试数据进行解码后发送给所述数据通信子单元。
所述深度数据采集子单元包括一鉴相模块、一脉冲计数模块和一CPU控制模块；所述鉴相模块接收所述马丁代克光电编码器发送的所有脉冲数据，并鉴别脉冲数据的方向后将不同方向的脉冲数据分别发送给所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块分别接收不同方向的脉冲数据，并分别进行统计后，将统计值分别发送给所述CPU控制模块，所述CPU控制模块根据统计值计算得出深度数据，并将深度数据进行保存后发送给所述数据通信子单元。
所述数据通信子单元包括一接收数据模块、一转换数据模块和一存储数据模块；所述接收数据模块分别接收测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据发送给所述转换数据模块，所述转换数据模块分别接收测试数据和深度数据，并对测试数据进行校验，并将校验后的测试数据和深度数据合并后发送给所述存储数据模块，所述存储数据模块对合并后的测试数据和深度数据进行保存后所述发送给控制***。
所述数据初始化子单元包括一端口设置模块、一数据处理模块、一数据保存模块和一数据回放模块；所述端口设置模块通过设置LabVIEW的VISA通信模块和While循环结构接收所述数据通信子单元发送的所有数据，并通过所述LabVIEW的数据流连线，将所有数据发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块通过所述LabVIEW的字符串提取模块分别提取出测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给所述数据保存模块和数据显示子单元，所述数据显示子单元对所述数据处理模块发送的数据进行显示，所述数据保存模块通过所述LabVIEW的路径保存模块保存测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给所述数据回放模块，所述数据回放模块通过所述LabVIEW的路径选择模块选取需要回放数据的路径，并将所有需要回放的数据通过所述数据显示子单元进行显示。
所述数据显示子单元包括一数据实时图模块、一深度-幅值图模块和一强度分布图模块；所述数据处理模块或数据回放模块通过LabVIEW的数据流连线将测试数据和深度数据传输给所述数据显示子单元，其中，测试数据发送到所述数据实时图模块，所述数据实时图模块利用所述LabVIEW的波形图表控件以曲线的形式显示测试数据；测试数据和深度数据发送到所述深度-幅值图模块，所述深度-幅值图模块利用所述LabVIEW的XY图控件以曲线形式显示测试数据与深度数据的关系；测试数据和深度数据发送到所述强度分布图模块，所述强度分布图模块利用所述LabVIEW的强度图表控件显示救援井下不同深度处的地层电导率强度分布情况。
所述控制***还包括一按钮控制子单元，所述按钮控制子单元控制所述数据初始化子单元对数据的接收和处理以及所述数据显示子单元对数据的显示；所述按钮控制子单元包括一开始采集按钮模块、一停止采集按钮模块、一暂停显示按钮模块和一清除曲线显示模块；所述开始采集按钮模块控制所述数据初始化子单元开始接收测试数据和深度数据；所述停止采集按钮模块控制数据初始化子单元停止接收测试数据和深度数据；所述暂停显示按钮模块控制所述数据显示子单元暂停数据更新，并显示；所述清除曲线显示模块控制所述数据显示子单元清除数据显示。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置测试数据处理子单元、深度数据采集子单元和数据通信子单元，并将测试数据处理子单元、深度数据采集子单元和数据通信子单元设置在控制机箱中，因此不但便于使用、携带，而且将数据传输、数据处理和数据显示结合为一体能够直观显示出定位测试数据和深度数据以供用户实时查看和评估，进而判断出事故井的具***置。2、本发明的控制***由于基于LabVIEW实现，因此具有界面直观、实用性强、调试简单的特点。3、本发明由于在控制机箱中还设置供电子单元，因此将供电、数据传输、数据处理和数据显示结合为一体在救援井中实施探测与定位，非常便于携带和操作。本发明设计结构简单，操作方便，可以广泛应用于电磁探测定位领域。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制***的结构示意图；
图3是本发明的测试数据处理子单元的结构示意图；
图4是本发明的深度数据采集子单元的结构示意图；
图5是本发明的数据通讯子单元的结构示意图；
图6是本发明的数据初始化子单元的结构示意图；
图7是本发明的数据显示子单元的结构示意图；
图8是本发明的按钮控制子单元的结构示意图；
图9是本发明的供电子单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
LabVIEW是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言，它把繁琐、复杂、费时的语言编程简化成图标或菜单的形式，把各个图标用数据流连线，程序类似于流程图。因此编程方式简单、层次清晰，所设计出的界面也更易于使用者操作；除了具备常规语言所提供的函数功能外，LabVIEW还集成了大量的生成图形界面的模板、数字信号处理功能、丰富实用的数值分析功能等，还具备多种硬件设备的驱动功能。因此广泛应用于各个行业的仿真、数据采集、仪器控制、测量分析和数据显示方面。本发明的控制***是在PC机Windows操作***下基于LabVIEW实现，因此具有界面直观、实用性强、调试简单的特点。
如图1～2所示，本发明的用于救援井电磁探测定位工具的地面装置包括一测试数据处理子单元1、一深度数据采集子单元2、一数据通信子单元3和一控制***4，其中，测试数据处理子单元1、深度数据采集子单元2和数据通信子单元3设置在位于地面上的控制机箱中；
测试数据处理子单元1连接电缆的一端，电缆的另一端连接一位于救援井下的用于获取事故井相对于救援井距离和方位的测试数据的采集装置5，电缆缠绕设置一马丁代克光电编码器6上；采集装置5将测试数据发送给测试数据处理子单元1，测试数据处理子单元1接收并将测试数据通过数据通信子单元3发送给控制***4；深度数据采集子单元2接收马丁代克光电编码器6发送的脉冲数据，并将脉冲数据转换成深度数据后通过数据通信子单元3发送给控制***4；控制***4包括一数据初始化子单元41和一数据显示子单元42；数据初始化子单元41接收数据通信子单元3发送的所有数据，并分别提取测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别处理和保存后传输给数据显示子单元42进行显示，以供用户实时查看。
在一个优选的实施例中，采集装置5将其获取的测试数据进行编码，具体编码方式采用现有技术，采集装置5将编码后的测试数据通过电缆发送到测试数据处理子单元1。
在一个优选的实施例中，如图3所示，测试数据处理子单元1包括一数据接收模块11、一数据放大模块12、一数据滤波模块13和一数据解码模块14；数据接收模块11接收采集装置5发送的测试数据，并将测试数据发送给数据放大模块12，数据放大模块12对测试数据放大后发送给数据滤波模块13，数据滤波模块13对测试数据滤波后发送给数据解码模块14，数据解码模块14对测试数据解码后发送给数据通信子单元3。
在一个优选的实施例中，如图4所示，深度数据采集子单元2包括一鉴相模块21、一脉冲计数模块22和一CPU控制模块23；
鉴相模块21接收马丁代克光电编码器6发送的所有脉冲数据，并鉴别脉冲数据的方向后将不同方向的脉冲数据分别发送给脉冲计数模块22，脉冲计数模块22分别接收不同方向的脉冲数据，并分别进行统计后，将统计值分别发送给CPU控制模块23，CPU控制模块23根据统计值计算得出深度数据，并将深度数据进行保存后发送给数据通信子单元3。
在一个优选的实施例中，如图5所示，数据通信子单元3包括一接收数据模块31、一转换数据模块32和一存储数据模块33；
接收数据模块31分别接收测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据传输给转换数据模块32，转换数据模块32分别接收测试数据和深度数据，并对测试数据进行校验，具体校验方式采用现有技术，并将校验后的测试数据和深度数据合并后发送给存储数据模块33，存储数据模块33对合并后的测试数据和深度数据进行保存后发送给控制***4。
在一个优选的实施例中，如图6所示，数据初始化子单元41包括一端口设置模块411、一数据处理模块412、一数据保存模块413和一数据回放模块414；
端口设置模块411通过设置LabVIEW的VISA通信模块和While循环结构接收数据通信子单元3发送的所有数据，并通过LabVIEW的数据流连线，将所有数据发送给数据处理模块412，数据处理模块412通过LabVIEW的字符串提取模块分别提取出测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给数据保存模块413和数据显示子单元42，数据显示子单元42对数据处理模块412发送的数据进行显示，数据保存模块413通过LabVIEW的路径保存模块保存测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给数据回放模块414，数据回放模块414通过LabVIEW的路径选择模块选取需要回放数据的路径，并将所有需要回放的数据通过数据显示子单元42进行显示。
在一个优选的实施例中，如图7所示，数据显示子单元42包括一数据实时图模块421、一深度-幅值图模块422和一强度分布图模块423；
数据处理模块412或数据回放模块414通过LabVIEW的数据流连线将测试数据和深度数据传输给数据显示子单元42，其中，测试数据发送到数据实时图模块421，数据实时图模块421利用LabVIEW的波形图表控件以曲线的形式显示测试数据；测试数据和深度数据发送到深度-幅值图模块422，深度-幅值图模块422利用LabVIEW的XY图控件以曲线形式显示测试数据与深度数据的关系；测试数据和深度数据发送到强度分布图模块423，强度分布图模块423利用LabVIEW的强度图表控件显示救援井下不同深度处的地层电导率强度分布情况，使得用户根据救援井下不同深度处的地层电导率强度分布情况判定出救援井相对于事故井的距离和方位，进而实现救援井的精确定位。
强度分布图模块423的原理是根据电磁探测原理得出测试数据与电导率的对应关系，将对应的测试数据转换成对应的电导率，并结合深度数据显示井下各深度的电导率强度分布。因为不同电导率的导体对测试数据的幅值、相位的影响不同，测试数据可以判断不同深度的救援井附近地层、套管分布的电导率强度。在救援井不断钻进过程中，救援井与需要定位的事故井套管的距离发生变化，事故井套管与救援井距离的变化同样影响井下电磁测试数据幅值、相位的改变，因事故井套管的电导率远远大于地层电导率，根据强度分布图模块423的地层电导率分布情况，即可判定救援井与事故井套管的距离，再根据测量点的几何关系判定救援井与事故井的方位关系。所以根据电磁测试数据和深度数据可以判定出救援井相对于事故井的距离和方位，实现救援井的精确定位。
在一个优选的实施例中，如图8所示，控制***4还包括一按钮控制子单元43，按钮控制子单元43控制数据初始化子单元41对数据的接收和处理以及数据显示子单元42对数据的显示；
按钮控制子单元43包括一开始采集按钮模块431、一停止采集按钮模块432、一暂停显示按钮模块433和一清除曲线显示模块434；开始采集按钮模块431控制数据初始化子单元41开始接收测试数据和深度数据；停止采集按钮模块432控制数据初始化子单元41停止接收测试数据和深度数据；暂停显示按钮模块433控制数据显示子单元42暂停数据更新，并显示；清除曲线显示模块434控制数据显示子单元42清除数据显示。
在一个优选的实施例中，如图9所示，控制机箱中还设置一供电子单元8，供电子单元8包括一交直流转换模块81、一井下供电模块82和一井上供电模块83；
交直流转换模块81接收220V交流电，并将220V交流电转换成185V直流电和21V直流电，其中，将185V直流电传输给井下供电模块82，井下供电模块82将185V直流电转换成采集装置5所需要的直流电和激励电，并为采集装置5提供直流电和激励电，将21V直流电传输给井上供电模块83，井上供电模块83将21V直流电转换正负15V和正负5V的直流电，并为深度数据采集子单元2和数据通信子单元3供电。
在一个优选的实施例中，数据通信子单元3通过一串口转USB9将所有数据发送给控制***4。
上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (8)
1.一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，包括一缠绕设置在马丁代克光电编码器的电缆，所述电缆的一端连接一采集装置，其特征在于：它还包括一测试数据处理子单元、一深度数据采集子单元、一数据通信子单元和一控制***，
所述电缆的另一端连接所述测试数据处理子单元；所述测试数据处理子单元接收设置在救援井下的所述采集装置发送的测试数据，并将测试数据通过所述数据通信子单元发送给所述控制***；
所述深度数据采集子单元接收所述马丁代克光电编码器发送的脉冲数据，并将脉冲数据转换成所述采集装置在所述救援井的深度数据后通过所述数据通信子单元发送给所述控制***；所述控制***包括一数据初始化子单元和一数据显示子单元，所述数据初始化子单元接收所述数据通信子单元发送的测试数据和深度数据并将测试数据和深度数据分别发送到所述数据显示子单元进行显示。
2.如权利要求1所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述地面装置还设置一供电子单元，所述供电子单元包括一交直流转换模块、一井下供电模块和一井上供电模块；
所述交直流转换模块接收220V交流电，并将220V交流电转换成185V直流电和21V直流电，其中，将185V直流电传输给所述井下供电模块，所述井下供电模块将185V直流电转换成所述采集装置所需要的直流电和激励电，并为所述采集装置提供直流电和激励电，将21V直流电传输给所述井上供电模块，所述井上供电模块将21V直流电转换正负15V和正负5V的直流电，并为所述深度数据采集子单元和数据通信子单元供电。
3.如权利要求2所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述测试数据处理子单元包括一数据接收模块、一数据放大模块、一数据滤波模块和一数据解码模块；所述数据接收模块接收所述采集装置发送的测试数据，并将测试数据发送给所述数据放大模块，所述数据放大模块对测试数据放大后发送给所述数据滤波模块，所述数据滤波模块对测试数据滤波后发送给所述数据解码模块，所述数据解码模块对所述采集装置编码后的测试数据进行解码后发送给所述数据通信子单元。
4.如权利要求3所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述深度数据采集子单元包括一鉴相模块、一脉冲计数模块和一CPU控制模块；所述鉴相模块接收所述马丁代克光电编码器发送的所有脉冲数据，并鉴别脉冲数据的方向后将不同方向的脉冲数据分别发送给所述脉冲计数模块，所述脉冲计数模块分别接收不同方向的脉冲数据，并分别进行统计后，将统计值分别发送给所述CPU控制模块，所述CPU控制模块根据统计值计算得出深度数据，并将深度数据进行保存后发送给所述数据通信子单元。
5.如权利要求4所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述数据通信子单元包括一接收数据模块、一转换数据模块和一存储数据模块；所述接收数据模块分别接收测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据发送给所述转换数据模块，所述转换数据模块分别接收测试数据和深度数据，并对测试数据进行校验，并将校验后的测试数据和深度数据合并后发送给所述存储数据模块，所述存储数据模块对合并后的测试数据和深度数据进行保存后所述发送给控制***。
6.如权利要求5所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述数据初始化子单元包括一端口设置模块、一数据处理模块、一数据保存模块和一数据回放模块；所述端口设置模块通过设置LabVIEW的VISA通信模块和While循环结构接收所述数据通信子单元发送的所有数据，并通过所述LabVIEW的数据流连线，将所有数据发送给所述数据处理模块，所述数据处理模块通过所述LabVIEW的字符串提取模块分别提取出测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给所述数据保存模块和数据显示子单元，所述数据显示子单元对所述数据处理模块发送的数据进行显示，所述数据保存模块通过所述LabVIEW的路径保存模块保存测试数据和深度数据，并将测试数据和深度数据分别发送给所述数据回放模块，所述数据回放模块通过所述LabVIEW的路径选择模块选取需要回放数据的路径，并将所有需要回放的数据通过所述数据显示子单元进行显示。
7.如权利要求6所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述数据显示子单元包括一数据实时图模块、一深度-幅值图模块和一强度分布图模块；所述数据处理模块或数据回放模块通过LabVIEW的数据流连线将测试数据和深度数据传输给所述数据显示子单元，其中，测试数据发送到所述数据实时图模块，所述数据实时图模块利用所述LabVIEW的波形图表控件以曲线的形式显示测试数据；测试数据和深度数据发送到所述深度-幅值图模块，所述深度-幅值图模块利用所述LabVIEW的XY图控件以曲线形式显示测试数据与深度数据的关系；测试数据和深度数据发送到所述强度分布图模块，所述强度分布图模块利用所述LabVIEW的强度图表控件显示救援井下不同深度处的地层电导率强度分布情况。
8.如权利要求7所述一种用于救援井电磁探测定位工具的地面装置，其特征在于：所述控制***还包括一按钮控制子单元，所述按钮控制子单元控制所述数据初始化子单元对数据的接收和处理以及所述数据显示子单元对数据的显示；所述按钮控制子单元包括一开始采集按钮模块、一停止采集按钮模块、一暂停显示按钮模块和一清除曲线显示模块；所述开始采集按钮模块控制所述数据初始化子单元开始接收测试数据和深度数据；所述停止采集按钮模块控制数据初始化子单元停止接收测试数据和深度数据；所述暂停显示按钮模块控制所述数据显示子单元暂停数据更新，并显示；所述清除曲线显示模块控制所述数据显示子单元清除数据显示。
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